淺談主蒸汽管道(A335P91)的焊接方法

趙永發(fā)

摘要：

本文以我公司承擔(dān)的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機(jī)組的汽機(jī)主蒸汽管道（Φ457×45,5G）施工為例，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際工作條件，對P91管的焊接從人員、工具、材料、環(huán)境、焊接性、熱處理等幾個(gè)方面進(jìn)行分析與探討。

關(guān)鍵詞： P91 焊接 焊后熱處理

在電建施工中，焊接工作是電站施工建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，在市場經(jīng)濟(jì)條件的推動(dòng)下，對火電焊接施工質(zhì)量提出了越來越高的要求，焊接質(zhì)量已成為施工中最重要的因素，它也已成為公司創(chuàng)信譽(yù)和站穩(wěn)電力建設(shè)市場的重要因素。P91 鋼是一種高合金高強(qiáng)度馬氏體耐熱鋼，它以其良好的高溫持久強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和高溫抗蠕變能力等性能，在電站中獲得越來越廣的應(yīng)用。

以下將由我公司承擔(dān)的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機(jī)組的汽機(jī)主蒸汽管道（Φ457×45,5G）的焊接方法做一簡單介紹。

1．對作業(yè)人員要求

首先按考規(guī)規(guī)定，焊工應(yīng)具備BⅢ類材料焊接資質(zhì)，中斷工作六個(gè)月以上者，必須重新復(fù)試，合格后方能上崗。焊工的培訓(xùn)必須按照合格的焊接工藝評定進(jìn)行培訓(xùn)，提高嚴(yán)格執(zhí)行工藝的自覺性。焊工必須憑借焊材領(lǐng)用單領(lǐng)取焊接材料，避免焊接材料錯(cuò)用。焊后做好自檢和互檢工作，當(dāng)作業(yè)條件與作業(yè)指導(dǎo)書要求不符時(shí)，停止或拒絕施焊，作業(yè)過程中出現(xiàn)重大問題時(shí)，停止施焊并報(bào)告技術(shù)人員或班組長等相關(guān)人員，不得自行處理。

2．作業(yè)機(jī)械、工器具要求

（1）現(xiàn)場焊機(jī)為ZX7－400型。

（2）每名焊工需配備焊槍、焊帽、氬氣減壓流量計(jì)、氬氣帶、保溫筒、手錘、扁鏟、角向、鋼絲刷、白光鏡、絕緣鞋以及相應(yīng)勞動(dòng)保護(hù)用品等各一套。

3. 作業(yè)材料要求

（1）焊接材料入庫前要有合格證件。

（2）焊條存放要有焊條存放架，焊接材料存放于干燥、通風(fēng)良好的地方，室內(nèi)的溫度

不低于5℃，且空氣相對濕度低于60%。

（3）焊條使用前要按焊條說明書的規(guī)定進(jìn)行烘培，焊工領(lǐng)用時(shí)要有跟蹤記錄；使用時(shí)應(yīng)裝入保溫溫度為80℃-110℃專用保溫筒內(nèi)，隨用隨取，且要接通電源，不同牌號的焊條不得放于同一個(gè)保溫筒內(nèi)，重復(fù)烘焙不得超過兩次。

（4）焊絲在使用前，應(yīng)清除銹、垢和油污，露出金屬光澤。

（5）鎢極氬弧焊用的電極，宜采用鈰鎢棒，所用氬氣純度不低于99.99％，瓶內(nèi)壓力不得小于0.5Mpa。

4. 作業(yè)環(huán)境要求

施工場所應(yīng)具有防風(fēng)、防雨、等措施，位置應(yīng)適合焊接作業(yè)。夜間施工時(shí)要有足夠

的照明。焊接現(xiàn)場允許的最低環(huán)境溫度:B-Ⅲ為5℃。

5.工藝流程圖

對口檢查（預(yù)熱）點(diǎn)焊氬弧打底（預(yù)熱）

正式焊接 焊縫清理焊后自檢 (焊后熱處理) 無損檢驗(yàn) 資料保存

6.P91鋼的焊接

(1)點(diǎn)固

點(diǎn)固焊采用的焊接材料和焊接工藝與正式焊接相同。點(diǎn)固焊和施焊過程中，不得在管子表面引燃電弧試驗(yàn)電流?？刹捎谩岸ㄎ粔K”法點(diǎn)固在坡口內(nèi)，見圖l，點(diǎn)固焊不少于3點(diǎn)，點(diǎn)固焊用的“定位塊”有廠家提供的就用廠家的，如果廠家沒有提供那么就選用含碳量小于O.15％鋼材為宜，并在“定位塊”表面用P91焊材進(jìn)行堆焊過度，使之與母材的材質(zhì)相同。焊接過程中，施焊至“定位塊”處時(shí)，應(yīng)將“定位塊”除掉，并將焊點(diǎn)用砂輪機(jī)磨掉.不得留有焊疤等痕跡。并以肉眼或低倍放大鏡檢查，若有質(zhì)疑，可采用PT進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)無裂紋等缺陷后，方可繼續(xù)施焊。

(2)氬弧焊打底

為防止根部氧化或過燒，焊接時(shí)應(yīng)在管子內(nèi)壁充氬氣保護(hù)，經(jīng)過分析和現(xiàn)場試驗(yàn)決定采取利用廢舊報(bào)紙制作氣室，這種方法既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠，做氣室要求以坡口中心為準(zhǔn)。每側(cè)各200—300mm處做成密封氣室，然后采用氣針從坡口間隙插入進(jìn)行充氬，采用多點(diǎn)充氬方法。氬氣純度應(yīng)不低于99.99%，充氬流量為8-10L/min，焊前預(yù)熱100-150℃，焊接電弧電壓為12-14V，焊接電流為120-130A，氬弧焊絲φ2.4mm，鎢極φ2.5mm，氬氣流量為9-11L/min，焊接速度90-120mm/min。采用氬弧焊打底層厚度控制在3mm左右，氬弧焊封底應(yīng)焊兩層，防止電焊擊穿根部. 封底過程中，未焊的對口間隙處也要進(jìn)行臨時(shí)封堵，隨時(shí)啟封，隨時(shí)焊接。第三層焊縫焊接結(jié)束前，不得停止充氬。

(3) 焊條電弧焊填充、蓋面焊接

焊條在使用前要進(jìn)行350 ℃的烘培，恒溫1小時(shí)。由烘干箱內(nèi)取出的焊條應(yīng)放在保溫桶內(nèi)，使用時(shí)隨用隨取且要接通電源。焊前預(yù)熱均采用電加熱方法進(jìn)行（焊前預(yù)熱的實(shí)質(zhì)是控制焊接區(qū)的氫的行為，降低焊接區(qū)的硬度和應(yīng)力峰值及改善韌性）,預(yù)熱溫度為200-250℃，層間溫度控制在250-300℃（控制層間溫度一方面為防止焊縫過熱；另一方面是為了保持緩冷），為保證焊接質(zhì)量，降低焊接線能量，控制好層間溫度，禁止用φ4mm的焊條，全部用φ3.2mm焊條焊接。焊接過程中必須采用短弧焊接，采用“鋸齒形”運(yùn)條方式，焊條擺動(dòng)的幅度不超過4倍焊條直徑,每層厚度約為焊條直徑。采用多層多道兩人對稱焊接。每焊完一層后，必須將焊渣、飛濺徹底清理干凈，消除缺陷后再繼續(xù)焊接，施焊過程中應(yīng)特別注意接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，每層焊縫的接頭要錯(cuò)開，同一層的兩道焊縫的接頭也要錯(cuò)開。為保證層間溫度，整個(gè)焊接過程中要有專人對層間溫度進(jìn)行監(jiān)控，并附有遠(yuǎn)紅外電加熱器，封底焊時(shí)，將加熱溫度設(shè)定在150 ℃，填充及蓋面焊時(shí)，將加熱溫度設(shè)定在200℃，當(dāng)層間溫度低于200 ℃時(shí)，加熱系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)，對試件進(jìn)行加熱。當(dāng)層間溫度高于300 ℃時(shí)，應(yīng)停止施焊，待溫度降至300℃以下時(shí)，方可繼續(xù)施焊。焊接應(yīng)由兩人對稱完成，無特殊情況應(yīng)連續(xù)施焊完成。如遇特殊情況，不得不中斷焊接，應(yīng)對接頭采取緩冷措施，重新施焊時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行預(yù)熱。

焊接工藝參數(shù):

焊接層道布置示意圖：

共計(jì)16層33道

7．焊后熱處理

當(dāng)焊縫整體焊接完畢后，P91鋼焊接接頭冷卻到100－120℃時(shí)，馬氏體鋼金相組織轉(zhuǎn)變穩(wěn)定后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理。及時(shí)有效的焊后熱處理確實(shí)能起到改善焊縫及其HAZ組織，提高接頭的韌性和高溫持久強(qiáng)度以及消除焊接內(nèi)應(yīng)力等作用；當(dāng)不能及時(shí)進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)于焊后立即做加熱溫度為350℃，恒溫時(shí)間為1小時(shí)的后熱處理。焊后熱處理的升降溫速度以≤150℃/h為宜，降至300℃以下時(shí)，可不控制，在保溫層內(nèi)冷卻至室溫。熱處理溫度為760℃±10℃，恒溫時(shí)間按壁厚1h/25mm計(jì)算，但不得少于4小時(shí)。熱處理時(shí)力求內(nèi)外壁和焊縫兩側(cè)溫度均勻，恒溫時(shí)在加熱范圍內(nèi)任意兩測點(diǎn)間的溫差應(yīng)低于50℃。

熱處理微機(jī)溫度控制裝置和熱電偶在使用前按計(jì)量的要求進(jìn)行校驗(yàn)，熱電偶測溫點(diǎn)對稱布置在焊縫中心兩側(cè)，且不得少于兩點(diǎn)，水平管道的側(cè)點(diǎn)應(yīng)上下對稱布置。熱處理過程有完善的工藝記錄和自動(dòng)控溫曲線記錄。

熱處理后用HL－D型硬度計(jì)檢驗(yàn)，均一次合格。

8．結(jié)論

由我公司承擔(dān)的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機(jī)組的汽機(jī)主蒸汽管道的焊接，通過采用此工藝方法進(jìn)行施焊和處理，得到的焊接接頭經(jīng)過各項(xiàng)檢查、檢驗(yàn)均符合要求，焊口合格率100%，焊接質(zhì)量受到了業(yè)主單位和監(jiān)理公司的一致好評，為我們公司贏得了很好的信譽(yù)。同時(shí)我認(rèn)為對現(xiàn)場焊口的旁站監(jiān)督非常重要，有益于強(qiáng)化工藝紀(jì)律和對焊接工藝的嚴(yán)格執(zhí)行。我也深深感到自所掌握的知識、理論有限，對P91鋼焊接的理解仍停留在較淺階段，我真誠渴望能得到各位專家們的指導(dǎo)和幫助。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。