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標題: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助] [打印本頁]
作者: stickzhang    時間: 2007-1-19 21:14
標題: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]

我公司是電力管道加工企業，在我廠現在遇到一個難題，在焊接P91鋼與不銹鋼1Gr18Ni9Ti角焊縫焊接過程中,焊接形式見附件，在焊接時候原來采用A302焊條，焊前預熱90℃，在焊接完后電廠運行一段時間以后發現在熔合線附近有貫穿性裂紋，后來改進工藝后，采用鎳基焊條施焊過渡層，預熱溫度150-170℃，然后采用A307焊條施焊，焊后層間和表面做PT檢驗，發現均有碎裂紋，請問各位高手前輩這是什么原因？有沒有合適的施焊工藝？

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附：P91鋼的化學成分（%）fficeffice" />

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作者: 黃河湃    時間: 2007-1-24 23:20
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
樓主好！& R+ o% U& G+ V4 C # n8 y- x+ t( @ 轉載一篇專業文章，可能對你有所啟發：# W' L2 J3 V- L2 X) y6 j# A . L1 B; U! e* D0 U" o焊接裂紋產生原因 + O0 k9 w1 v4 {2 o' M+ \# N( m7 P : ?1 ~$ h1 m- f3 D　　形成焊接裂紋的原因是多方面的，但可以歸納為力學因素和冶金因素兩方面。1 v! P s6 q2 z) B! I 0 Z% ~0 u, x# ~1 W7 e, v6 C3.1 力學因素 * a( T% B# V, m5 B' I. I2 {2 H! i. |! e0 {) A/ M 　　導致裂紋產生的力學因素主要為拘束應力。壓力鋼管焊接時采用多層多道焊，焊接第一層焊縫時，由于焊縫截面遠小于構件的截面，因此拘束應力和拘束變形將集中在截面比母材2 p3 i; q7 T! n+ k- U8 C& F $ [5 }/ Q8 A. `" f/ y　　小很多并且變形相對容易的焊接區內，造成第一道焊縫的焊接區是最容易出現裂紋的區域。拘束度越大，焊接區域承受的拘束應力和應變越大，造成焊接裂紋的危險性也越大。焊縫在壓縫完成后，特別工地環縫不可避免地會產生拘束度偏大，從而致使點焊區域承受的拘束應力和應變偏大。焊接時，由于焊接區域的溫度升高，點焊區域拘束應力得以釋放，易造成裂紋的產生。有時鋼管丁字接頭部位容易產生裂紋就是因應力過分集中造成。 # H' Z5 j% F" u' Q. N# P: J* ?; q # w% _# v0 z! S6 K+ O3.2 冶金因素 / h4 B) k( R! v* _" }3 U 2 t- `; r* H3 T3.2.1 冶煉雜質對高溫脆性區的影響 ; ^5 V5 z' P' R5 X; \0 h7 B- d) C5 v5 ]6 S. D 　　鋼中的雜質元素如C、S、P、B會明顯地擴大高溫脆性區的溫度范圍。60kgf/mm2鋼種是一種含C、S、P量很低的Cr-Mo-V系合金鋼。Mn含量較高，約為1.20％～1.60％，可以減小高溫脆性區，因而60kgf/mm2鋼是一種可以減小高溫脆性區的鋼種。# t" b, ?2 u* d& s4 u' ^3 X / i& W, M% d* w3.2.2 鋼的淬硬致脆傾向 ) E# S# u* U, N) ~' K5 _3 Q) _/ |, t9 O& o& ^8 P1 Q) S/ i 　　60kgf/mm2鋼種碳當量Ceq=0.35％，裂紋敏感系數Pcm=0.185％，鋼的淬硬致脆傾向不明顯，是一種焊接性及抗裂性良好的鋼種。3 }3 x( a3 ^6 m4 B0 J1 ?$ {1 P ( u/ ^) E" J+ D' ?; t$ S3.2.3 鋼中氫的致脆. x) [ V! f* H 8 d6 c3 `0 v* T6 E　　氫是焊接冶金過程殘留在鋼中的氣體雜質。由于鋼中殘留的氫使鋼的塑性惡化而形成氫脆。 & d- R( D/ Z! F! R; Z ! B( Q8 }2 `0 G+ v4 d; X3.2.4 焊接粗晶區晶界的弱化 + Q H, b5 U2 d k4 G6 V+ h$ m# G 　　由于合金結晶過程的選擇作用和相臨晶粒間的相位不同，使得晶界總是含有比晶粒內部多得多的雜質和缺陷：而且由于晶界很薄，因而晶界的變形能力總是遠低于晶粒本身的變形能力。在正常受力下，晶粒本身承擔廠主要的塑性變形，保證了合金的塑性和強度。但NK HITEN610U2鋼種因含有Cr、Mo、V等成分，Cr、Mo、V元素屬于強碳化物及強氮化物形成元素，它們將會使晶界弱化或相對弱化。經計算，經驗公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2，Psr<0，因而該材料不易發生晶界斷裂。 + l! R8 V8 B& s ' [* [+ ~2 @4 `) G7 s4 焊接裂紋的防止措施 . M9 Y5 C1 q) y9 X N3 E6 Q9 X1 ]/ }% U 　　根據形成裂紋的因素，為了防止裂紋的產生，需從結構設計、材料選擇以及施工工藝三方面進行控制。4 v' z& ?* D# j% G $ y8 Y2 o, \; m* z) B 4.1 結構設計 : v' `( }/ c( w* O: S# G0 ^ # e0 ]1 i! \& \3 V: n　　因壓力鋼管的設計是比較成熟的設計模式，它的設計有國家規范為依據，焊縫的布置是合理的。 % V$ O0 ^5 Y& I6 a9 {) Z) D% ? m# d7 L/ o$ a 4.2 材料選擇' a4 _5 e7 W" a b 3 z; i5 }2 Y& U" E! s9 h2 L2 V 4.2.1鋼管母材的選擇 : S8 K- Q. K# p 5 \! ~0 P R; t# ]# F　　鋼管母材選用日本生產的610U2及610F調質高強鋼板，這是一種含C、S量很低的Cr Mo V系合金鋼，有著優良的綜合力學性能，抗拉強度≥610MPa，低溫韌性vE 40≥330J(2mmv形缺口沖擊試驗)，脆性斷面轉變溫度vTs=-36℃。而碳當量Ceq=0.35％，裂紋敏感性指數Pcm=0.185％，當焊接熱輸入量為17kJ/cm時，熱影響區的最高硬度HVmax≤300，這是一種具有很好的焊接性和抗裂性的鋼種。該鋼的化學成分見表1，力學性能見表2。 4 ^- ~, o7 T% f" |1 O; _7 L, A ~6 m7 ~ O7 j' r 表1 610U2及610F鋼化學成分(％)3 C- T8 \( b5 A: p/ w7 o o * R( z4 X |$ S, ~7 e1 a 4.2.2 焊材的選擇 ! X5 Z6 p6 F6 Y! N2 `, c/ \0 `& H I: B: z( @- f) ^" `5 i, E 　　因工期較緊，在施工初期進行工藝評定選擇焊材時，僅進行了手工電弧焊的焊接工藝評定。評定合格后，選定了兩種高強鋼焊條：宜昌猴王焊條廠生產的MK．J607RH焊條及四川自貢大西洋焊條廠生產的CHE62CHJt焊條。這兩種焊條熔敷金屬化學成分及力學性能如表3、表4。 " k' t" Q7 a' X6 Y ' u" [+ j! s: r/ [0 j表3 焊條熔敷金屬化學成分(％) 0 E/ g+ Q k: E! c2 v# _7 m# ~ ( Z- y. j2 k, L- h表4　焊條熔敷金屬力學性能 , T( o* {# c9 w ! R/ Y) i: X$ I3 v 這兩種焊條均為超低氫性焊條，擴散氫含量很低，MK．J607RH焊條擴散氫含量Hmax=1.28ml／100g，CHE62CFLH焊條擴散氫含量Hmax=2.29ml／100g，遠低于國標規定的4ml／100g的標準。由這兩種焊條進行的高強鋼的焊接工藝經評定是合格的。焊縫的化學成分基本與母材相一致，焊縫的機械性能不低于母材，熱影響區的維氏硬度不大于300，證明此焊材與母材是相匹配的。 + o9 ~' O* m# p4 v9 V& ^! ^/ W. ~; G; m- m 4.3 施工工藝 8 p& T0 ?3 ]0 Q5 e5 l 4 {4 e) @ d6 z. h" ?# C　　要防止焊接裂紋的產生，必須嚴格施工工藝，加強鋼管制安過程的控制，使鋼管從制作開始到安裝驗收完成都處于受控狀態。3 H6 _# n$ s, c ' j) q$ `3 u' m- f' b' n4.3.1 加強鋼管制安過程控制; J; U5 m: f- N+ f# k5 W 7 k( D1 h! l' S/ C' Z2 b 　　(1)嚴格按引水壓力鋼管制作規范制作管節，必須保證出廠管節的管口平面度及橢圓度符合規范要求，防止偏心管節的出廠。偏心管節的檢查通過測量管節四軸線弦長差可得。 9 f, ^! K, J5 o( s" S4 D1 F- M( p" G8 G2 p4 \& a' j 　　(2)工地環縫壓縫時，保持環縫組對間隙基本一致，避免局部區域壓縫內應力偏大。 2 {9 J0 s$ l. U, K& d9 e5 b4 U0 Y4 Z4 z 　　(3)控制環縫焊接順序。環縫焊接時，必須采用8名或10名焊工對稱分段退步焊，要求對稱部位的焊工焊接參數基本一致。 : R7 A" Q! Z) V8 w, S4 E" }' M; S7 L5 i( n5 b8 _ 4.3.2 加強鋼管焊接過程控制& Z5 \# S7 \! C8 h+ i' Y 0 n+ d U/ c9 W2 i& h; K; v3 `　　(1)嚴格高強鋼焊條烘烤及領用制度，嚴格清除環縫坡口及兩側30mm范圍內鐵銹、油污等雜質。" |! B# s* q' Z( }; _ ` / Y6 K% q- s2 ]! ^' X3 b! p9 u　　(2)因工地濕度大、溫度高，當焊接環境水蒸氣分壓高于25mmHg柱時，應選擇高于規定預熱溫度20℃～30℃進行預熱。 * U# R5 J* G- {$ L, }* {" P! H. m- W2 O' g( A V; ~ 　　(3)高強鋼的焊接，不論是δ=34mm，還是δ=60mm，盡量保證焊前預熱50℃，必須保證層溫不低于預熱溫度，且不超過230℃。尤其對于δ=60mm高強鋼焊縫，必須保證預熱溫度為50℃～100℃。2 Z! O8 ?9 b& X- I - x% _ V# y( d 　　(4)δ=34mm、60mm強鋼焊縫焊后必須進行焊后消氫處理，加熱溫度150℃～200℃，保溫1h。其中δ=60mm高強鋼焊縫必須進行消應處理，使消應后的焊縫內應力小于鋼材屈服強度的一半。 + ~3 R- m4 _0 d1 h0 L+ k- v" ~% b2 Z" i c 　　以上幾方面均能降低接頭冷卻速度防止其產生淬硬組織，從而避免產生延遲裂紋，保證焊縫內部質量。1 F' b; r2 r1 Q3 E& S + x u8 Z1 }( f' n" t# G5 結論 1 _ G9 P- v. O, l! A" \. n ! `9 }5 d/ [ K$ h　　通過介紹焊接裂紋分類及分析焊接裂紋產生機理，根據三峽工程的實際情況，得出以下結論：要保證焊縫質量，避免高強鋼焊縫產生焊接裂紋，必須嚴格施工工藝，加強鋼管制安過程的控制，使鋼管從制作開始到安裝驗收完全處于質量受控狀態。 ( F9 ^3 h$ q- Y; R3 E% e) e 8 m9 N& w9 A2 y/ t* ^8 F
作者: 漂流瓶    時間: 2007-2-26 23:19
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
樓主可以參考ASME標準中的P91和TP347的焊接工藝評定來處理,我沒有做過你說的這種焊接.
2 t  Y& g! {# N5 m不過,可以肯定的是預熱溫度不夠,而且焊后是否進行的適當的焊后處理呢!7 m- c9 R6 n% h+ q; f
焊條我建議你選擇ESAB的OK 76.96來焊接!
作者: ysw1979321    時間: 2007-3-30 00:04
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
需要進行焊后熱處理
作者: ccit    時間: 2007-4-5 11:54
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
不過 可不要將 不銹鋼側 處理呀
$ Y, J9 K4 B. P' Q+ R只將91側和焊縫進行高溫回火
作者: ccit    時間: 2007-4-5 11:56
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
對了 那一側 再空氣中 不要 保溫  
作者: 漂流瓶    時間: 2007-4-14 00:19
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
另外,P91 必須在管道內充氬,否則根部氧化,后果很嚴重呀
作者: 漂流瓶    時間: 2007-5-25 20:55
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
看樣子是溫度測點的套管，現在怎么樣了，大家說了不少，樓主應該冒個泡吧。
作者: 漂流瓶    時間: 2008-5-5 23:33
一直關注這個問題，可總是沒有消息咯，瓶子在鍋爐廠的朋友那里問到了一些工藝，如果沒有解決，請與瓶子聯系。
作者: lgkokode    時間: 2008-5-7 18:09
焊前預熱溫度低取16o—180℃
2 g8 N6 x, L0 I# P/ \1 v道間溫度控制在280－320℃之間( x0 T$ l4 Q5 y
建議TIG打底焊，管內充氬保護



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