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p91合金钢管焊接方法

发布时间:2021-05-28  来源:http://www.datangzz.com/  浏览:0

  P91合金钢管可按现有方法进行电弧焊接,包括可用氩弧焊接(TIG)方法进行焊接。焊条和焊剂的选择,应当尽量使焊缝和母材的化学成分一致或接近,使焊接金属具有与母材相同或更好的蠕变和持久强度。由于该钢对热裂纹不敏感,施焊前预热到150~200 ℃时也不会出现裂纹,并可与各种钢,如P22钢(珠光体耐热钢)、X20CrMoV121(马氏体耐热钢)和TP304H(奥氏体耐热钢)等钢焊接,以下介绍 P91合金钢管的焊接情况:

p91合金钢管焊接方法

  a) P91合金钢管和 P9合金钢管焊接时,可选用9Cr-1Mo(T9)或改进的9Cr-1Mo(T91)焊条,壁厚大于25 mm 的管道采用后者,预热温度为200 ℃,焊接后缓慢冷却到室温,然后在730 ℃以上温度回火;

  b) P91合金钢管与 10CrMo910合金钢管焊接时,焊接材料要与 10CrMo910 相匹配, 730 ℃时应力释放后应在空气中冷却2 h,由于这两种材料焊接部位有一个脱碳区,若采用 10CrMo910 焊条焊接,要保证焊接金属的含碳量够高,以满足持久强度的要求;

  c) P91合金钢管与 P22合金钢管焊接时,焊条可选用 2.25Cr-1Mo 焊条,预热温度为200 ℃,焊接后缓慢冷却到室温,然后在700~725 ℃下回火,也可先在 P91合金钢管侧堆焊 5Cr1-1Mo 焊条,然后再与 P22 钢焊接;

  d) P91合金钢管与 X20CrMoV121 焊接时,要用两者相匹配的焊接材料,如 P91 钢焊条,预热温度为250 ℃,焊后缓慢冷却到80~100 ℃,在750 ℃以上温度回火;

  e) P91合金钢管与 TP304H 焊接时,用 Inconel 182Ni 基合金焊条,预热温度为200 ℃,焊后冷却到室温,在700~730 ℃回火。

  以上焊后的热处理温度取决管子壁厚,小直径管道处理0.5 h,大直径管道以壁厚每25 mm处理1 h。由于 P91合金钢管蠕变强度高,在同样条件下,管道壁厚比采用 P22 钢要薄,焊缝填充金属量相对要少,但 P91 钢对焊缝 IV 型裂纹敏感,因此,要尽量减少 P91 钢材中的系统应力,对壁厚大于12.5 mm的管道,要求在焊后冷到100 ℃以上即回火。

  P91合金钢管的焊接特性

  ① 由于P91合金钢管是中合金钢,它具有相当高的冷裂倾向,在不预热条件下焊接裂纹达100%,当预热200~250℃时可避免冷裂纹的产生。

  ② 在焊接过程中严格控制焊件的层间温度,使其保持在预热温度或更高的温度是首要的任务。其次要十分注意从层间温度冷却至焊后热处理开始的时间间隔。

  ③ 对焊接输入热量的控制要求比较高,实践经验证明,采用较小的焊条直径、比较低的层间温度和较小的焊接线能量,冲击韧性可以大大提高。

  ④ 焊接接头在焊后状态均为高硬度的不稳定组织,焊后必须作相应的热处理。

  P91合金钢管焊接施工工艺

  在工艺评定合格的基础上,依据工艺评定报告,及时编制了有关的焊接作业指导书。P91钢焊接作业指导书的内容如下:

  焊前准备

  1.焊材的选择  焊丝ER90S-B9  焊条E9015-B9

  2.坡口加工 坡口采用机械加工,坡口应平滑均匀,尺寸符合要求,对口前需认真检查,发现不合格者必须用磨光机等工具修磨至合格。清理坡口内外壁两侧15~20mm范围内的铁锈、油污等污物,直至露出金属光泽。

  3.对口 应采用专用的对口卡具,不得强行组对,对口时应做到内壁齐平,如有错口,其错口量不超过壁厚的10%,且不大于1mm;对口前应仔细检查坡口处母材是否有缺陷,如有应另行处理;点焊用的焊接材料、焊接工艺和选定的焊工技术条件应与正式焊接时相同;小径薄壁管点焊时,间隙为2~3mm,可在坡口内直接点固2~3点,大口径管点焊时,间隙为3~5 mm,点焊可采用“定位块”固定。

  焊前预热

  采用电脑温控设备,对焊口进行跟踪预热,热电偶对称布置,热电偶与管件应接触良好,氩弧焊预热温度为150~200℃,焊条电弧焊预热为200~250℃,预热宽度从坡口中心每侧不少于3倍的管壁厚计算。

  打底层焊接

  采用WS-400焊机,直流正接。当预热温度达到规定温度并均匀后,大径管由两人对称焊接,第一层和第二层焊缝均采用氩弧焊。打底层焊时,采用内送丝法,要注意根部熔合良好,厚度控制在2.8~3.2mm范围内。为防止根部焊缝金属氧化,应在管子内充氩保护。

  充氩保护可参照下列要求进行:

  a、充氩保护范围以坡口中心为准,每侧各200~300 mm处,以可溶纸或其它可溶材料,用耐高温胶带粘牢,做成密封气室。

  b、采用“充气针”从坡口间隙或“探伤孔”中插入进行充氩,开始时氩气流量背面为10~25L/min,第二遍背面为4~8 L/min,焊枪为8~12 L/min。

  c、用点燃的打火机或火柴放至焊缝间隙附近,当火焰熄灭时,说明内部空气已排空,可进行氩弧焊打底焊接。

  焊条电弧焊填充、盖面层焊接

  氩弧焊完成后,将预热温度升至200~250℃,开始电弧焊;采用直流反接法、两人对称焊接。由于P91钢焊接时,熔池铁水粘度大,流动性差,焊接规范又小,因而容易出现夹渣,层间未熔合等缺陷,因此为避免大的缺陷产生及保证焊接接头的综合机械性能,必须采用多层多道、小规范进行焊接,焊层厚度尽量薄,每层焊道厚度不超过4mm;摆动焊接时,焊条摆幅不超过焊条直径的4倍,每层焊道必须清理干净,尤其注意清理接头及焊道两侧,焊缝外表焊接完毕,要求焊工立即进行清理自检,发现外表成形不好的马上补焊,严禁在焊缝冷却后再直接补焊。

  焊后热处理

  当焊接接头不能及时进行热处理时,应于焊后立即做加热温度为300~350℃、恒温时间为2小时的后热处理。

  焊后热处理采用多路输出、多点测温,且加热器与热电偶一一对应,焊口上、下温度始终保持一致,使热处理焊口在升、降温速度以≤150℃/h为宜。降温至300℃时,可不控制,冷却至室温。加热温度为750~770℃,恒温时间为5min/mm,但最少不得少于4小时。

  焊缝质量检验

  焊缝质量按I类焊缝的验收标准检验,检验内容及要求为:

  1.外观,按DL/T869—2004《火力发电厂焊接技术规程》,I类焊缝外观的质量标准验收;

  2.无损检验,按JB4730对焊缝进行100%超声波(UT)、磁粉(MT)探伤,I级合格;

  3.硬度,热处理完毕后,做100%硬度测定,硬度值小于350HB;

  4.光谱,对焊缝金属合金成分进行100%光谱分析复查。

  焊缝返修

  1.焊接接头外观检查不符合标准时。轻者打磨焊补,严重者应割掉重新焊接。

  2. 经无损检验不合格的焊接接头,其缺陷可进行焊补,但必须在确认缺陷已经彻底消除的基础上,按正常焊接工艺或焊补工艺规定进行。

  3 .返修焊补的焊接接头,一般同一焊口不得超过两次,否则应割掉重新对口焊接。

  4.返修焊补的焊接接头,必须重新进行焊后热处理和无损检验。

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