P91管道焊接及热处理技术探讨

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摘要：本文根据SA335-p91材质管道的焊接特点，重点分析了焊接和热处理中的技术要求，制定出适合现场的焊接和热处理方法，获得了良好的焊接效果，确保了SA335-P91材质管道的焊接质量。

关键词：P91 焊接及热处理 探讨

1 前言

随着科技的发展，新结构、新设备、新材料、新工艺的广泛应用，P91钢做为一种改进型9 Cr-1 Mo钢，因其良好的综合性能和适宜的性价比使该钢种在火力发电厂的蒸汽管道上得到广泛应用。目前国内各主力火力发电机组的主蒸汽管道材料普遍采用SA335-P91钢，这种钢材的焊接和热处理技术处于经验积累阶段。

2 SA335-P91钢简介

SA335-P91钢属空冷马氏体钢，实质上是以原9 Cr-1 Mo钢基础上加入强化元素V、Nb、N等形成的一种变质新钢种，目的是进一步提高高温强度。组织为马氏体，具有相当高的空冷特性，焊接过程中处理不当易产生裂纹。

SA335-P91钢的化学成分和力学性能表：

3开工条件准备与排查

3.1焊接施工一般工艺流程

3.2开工条件排查

人：焊工已进行岗前模拟练习，并报验；热处理工已报验；旁站技术员、质检员到位。

机：焊接、热处理设备完好；热电偶、记录仪、远红外测温仪已校验。

料：焊材已采购并报验烘培；氩气到位；充氩装置、定位块制作完成。

法：工艺评定合格；作业指导书已审批交底。

环：环境包括温度和挡风雨雪设施满足要求；脚手架搭设满足焊接和热处理要求。

3.3焊前准备

充氩保护安装到位；坡口检查清理并对口合格；充氩开始；对口点焊（“定位块”3块）；预热开始。

3.4充氩方法

焊接前，管道内部应充氩保护，管道焊口每侧300mm-400mm位置，用牛皮纸密封，形成气室；利用φ22不锈钢管敲扁作成“气针”插入待焊坡口中，氩气流量10-20L/ min，施焊过程中保持8-12 L/ min。充氩时，焊口间隙用保温棉条密封，水平固定位置焊口应从上部充氩，用燃烧的火柴或打火机在第一点口处检验，熄灭则充氩达到可焊要求。

4焊接方法和工艺

4.1电加热预热至150℃-200℃后，进行氩弧打底，由两位焊工对称焊接，氩弧打底两层，焊接第二遍收头时，利用气室中的氩气保护，快速抽出“气针”，将预留孔封盖；

4.2预热至200℃-250℃后，进行电焊焊接；焊条保温筒应插电并保持在80℃-120℃；

4.3焊接过程中，注意使用远红外测温仪对焊缝处的热处理温度和层间温度进行监控，并与热处理记录仪温度进行比照，保证控温准确，控制层间温度为220℃-280℃；

4.4每一层焊接结束后及时进行清理，自检合格后方可焊接次层焊缝，多层多道焊接时每层焊道接头错开10-15mm，并焊接平滑；为保证后一道焊缝对前一道的回火作用，焊接时每层焊道厚度的控制约为焊条直径，摆动宽度不得超过4倍的焊条直径；（下图：P91管焊接工艺参数）

4.5退火焊道：大管径厚壁管水平固定焊盖面层的焊道，焊接一层至少三道焊缝，中间为“退火焊道”，以利于改善焊缝金属组织和性能，确保上层焊道对下层焊道的回火作用。

5热处理工艺方法

5.1热处理前技术准备

加热之前应采取合理的措施，保证焊接接头不受外力作用，并且要有防雨措施，以免热处理控温过程中焊接接头被雨水冷却，影响焊接接头质量。热处理时管子两端要封闭，避免穿膛风，影响热处理质量。

热处理的加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，在现场布置加热器时宽度比要求的宽度每侧多出60mm。保温宽度每侧不小于管子壁厚的5倍，以减少温度梯度。

进行热处理时，测温点应对称分布在焊缝中心两侧，且应尽可能靠近焊缝。我们在热处理时布置了3个测温点，分别在焊缝中心上下对称位置和焊缝左右任一处。

为规范施工，严格执行热处理工艺，在施工过程中要做好工作记录。工作记录内容包括：预热温度（氩弧焊层、电焊层）、热电偶布置、加热器布置、温度设定等，使热处理过程符合工艺要求。

5.2热处理参数选择与执行

焊前预热：采用远红外加热，预热温度150℃-200℃；

层间温度：220℃-280℃；对温度的控制，除以热电偶进行自动控温外，现场辅以远红外测温仪进行监控，保证控温准确

焊后热处理：焊后缓冷至100-150℃，保温1-2小时以后升温，焊后热处理温度760℃，升降温速度为≤150℃/h ，300℃以下不控温

施工现场应布置两路电源，防止由于断电造成焊接及热处理非正常中断。

5.3焊接施工中热处理过程控制

6焊缝质量检验

6.1外观检查：焊缝表面成型良好，过渡圆滑、匀直、接头良好，焊缝余高、宽窄差、咬边均符合质量标准要求，杜绝裂纹、弧坑、气孔、夹渣存在。

6.2硬度检查：热处理结束后，做100％硬度检测，测定部位为焊缝区、热影响区及母材。每个部位测定不少于三点。硬度值测定平均值不超过母材的布什硬度加100HB，且应≤350HB为合格。

6.3超声波检验：热处理结束且硬度合格后，进行100％超声波检验，UT检验I级合格。

6.4光谱分析：焊后对焊缝进行100％光谱检验，并磨去弧光灼烧点。

7其它注意事项

7.1焊接热处理时，焊口处不得有外力，链条等固定装置热处理后放开卸拆，以免外力作用引起裂纹。

7.2焊工不得疲劳作业，情绪稳定，心态平和。

7.3施焊至定位块时，应将其拆除，并用砂轮机磨掉焊点，不得预留痕迹，并确认无裂纹等缺陷。

7.4电焊盖面层至少焊三道，中间为“退火焊道”。

7.5外观检查不合格的焊缝，轻微者打磨补焊，严重者重新焊接；无损检验不合格的焊缝，其缺陷可进行补焊，但必须在确认缺陷已经清除彻底，按正常工艺施焊，同一焊口返修不得超过两次；返修后的接头，必须重新进行焊后热处理和无损检验。

8结束语

在工程P91管道焊接施工中，严格控制热规范，坚持多层多道焊，焊层尽量薄，以3~3.5mm为宜，严格控制线能量，焊道清理干净，严格工艺要求；同时焊后加强焊缝检验，确保焊缝外观合格和内部质量良好。在今后焊接施工中，我们应确保焊接工艺措施有效的贯彻执行，为机组的稳定安全运行提供有力保障。

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