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標題:
T91/P91 鋼焊接工藝及參數的優化
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作者:
漂流瓶
時間:
2007-11-1 13:31
標題:
T91/P91 鋼焊接工藝及參數的優化
T91/P91 鋼焊接工藝及參數的優化
T91/P91鋼廣泛用于鍋爐過熱器、主蒸汽及再熱器管道。各電站單位對其進行了焊接工藝評定試驗,總的說來大同小異,雖說工藝方案己基本運用成熟,但其焊接工藝及參數還有待進一步優化。
1 T91/P91鋼的焊接性分析
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1.1 T91/P91鋼的組織為馬氏體,供貨狀態一般為正火+回火,屬于高合金鋼,焊接性較差,易出現冷裂紋、焊接接頭脆化、HAZ區軟化等間題,必須嚴格按照工藝規程,方可獲得滿意的焊接接頭。
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1.2 應該嚴格控制焊接和熱處理溫度,采用較小的參數焊接是應注意的重點。
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1.3 熱處理保溫時間的適當延長,有利于焊接接頭常溫沖擊韌度的提高。
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2 鋼材和焊材
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該種鋼材及其焊材部分國家牌號對照,見表1、表2。
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3 焊前準備
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3.1 焊接設備選用帶衰減的逆變式直流弧焊機。
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3.2 焊絲去除表面的油、垢及銹等污物,露出金屬光澤。
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焊條經過 35O℃烘焙 1.5—2 h,置于 8O—10O℃保溫筒內,隨用隨取。
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3.3 坡口制備關鍵注意兩點
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第一,鈍邊厚度不超過2mm,以防鐵水流動性差而造成根部未熔合。
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第二,坡口及其內外兩側 15—2O mm 范圍內打磨至露出金屬光澤。
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3.4 對口
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3.4.1 T91/P91鋼在不預熱條件下焊接裂紋可達10O%,所以不得在管道上焊接任何臨時支撐物,不得強行對口,以1少附加應力。
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3.4.2 小口徑管道對口間隙控制在1.5—2.5mm之間,大口徑管道對口間隙控制在3—4 mm 之間,間隙太大,不易操作,容易產生未熔焊接頭;間隙太小,易產生未焊透的缺陷。
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3.4.3 該鋼種材質特殊,對口方法一般有兩種。一種是在坡口內側使用定位塊(Q235材質)點固焊口,點固前一般用火焰預熱,該方法預熱溫度不容易控制,而且管壁溫差較大,易產生內應力。遠紅外加熱片從工序上講是在對好焊口后才進行綁扎,也無法采用電阻加熱,所以這種對口方法不宜采用。另一種是采用自制專用夾具(見圖1),此夾具制作簡單,成本低廉,一種規格的管徑制備其對應的夾具。對口合適后,通過螺栓緊固將管壁固定。采用這種方法,能保證點固焊同正式焊的工藝相同,利用夾具固定焊口時,焊前預熱溫度需比所定參數提高50℃。
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4 焊接工藝
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4.1 焊接方法:電廠的建設中,常采用TIG+SMAW。
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4.2 焊前預熱。
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氬弧焊打底時預熱溫度取16o—180℃,溫度過高不利于焊工操作,易產生夾絲、未焊透缺陷,還會加重根部氧化。
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電弧焊填充時,道間溫度控制在280-320℃之間,因為第一,從工藝上講,為防止產生熱裂紋和減少區的粗晶脆化,需選擇小參數,以減少高溫停留時間,但采用小參數,焊縫冷卻速度快。容易產生淬硬組織而導致冷裂紋、這是個矛盾。T91/P91鋼的MS點轉變溫度大約在380℃左右,預熱溫度選在28O-320℃,即MS點溫度附近,既能保怔高溫停留時間短,又能使馬氏體轉變時冷速緩慢,并形成自回火馬氏體,解決了既要采用小參數,又不能讓焊縫冷速太快的矛盾。第二,從手工操作上講,該種鋼的焊條在300℃左右的預熱溫度下,有最佳的操作性能,熔滴過渡及鐵水流動性和飛濺都明顯改變。
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4.3 TIG打底焊
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4.3.1 為防止T91/P91鋼焊縫根部氧化,焊前在管內充氬保護。充氬保護范圍以坡口軸向中心為基礎,每側各25O-30Omm處貼上兩層可溶紙(可用報紙代替)。用漿糊粘住,做成密封氣室。利用細銅管把頭敲扁插人焊縫內(有探傷孔的管道可從探傷孔充氬),大管流量為 20—30 L/min,小管流量一般為10—15 L/min。充氬時,當感覺氬氣從焊縫間隙輕微返出時(也可用打火機是否熄滅來判斷),用石棉條將焊口間隙堵住,此時將氬氣流量減少1/3,流量過大會產生內凹的缺陷。焊一段石棉條拔開一段。
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4.3.2 采用兩層 TIG打底,通過減少熱輸入,可有效地降低根部焊縫氧化程度,保證打底質量。
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4.3.3 操作上應特別注意收弧質量,收弧時先將焊接電流衰減下來,填滿弧坑后移向坡口邊沿收弧,以防產生弧坑裂紋。
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4.3.4 TIG 焊工藝參數見表 3
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4.4 SMAW 焊
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4.4.1 SMAW焊應注意道間溫度的控制,采用小參數、多層多道焊。其工藝參數見表4。
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4.4.2 注意焊條的擺動,焊層厚度以等于焊條直徑為宜,焊道寬度以焊條直徑的3倍為宜,嚴格控制焊接熱輸入,中間填充層宜采用Φ3.2mm的焊條,最后兩層使用Φ4.0mm的焊條。因為焊接熱輸人對焊縫沖擊韌度有很大影響,切忌使用大參數。每根焊條收弧都用衰減電流,待熔地填滿后再收弧,以防產生弧坑裂紋。
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4.4.3 用角磨機或鋼絲刷徹底清理道間焊渣及飛濺,特別是焊縫接頭處和坡口邊緣處。清理時不可用榔頭、鏨子過重敲擊焊縫。
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5 焊接及焊后熱處理
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5.1 圖2為焊接過程中溫度曲線示意圖。
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熱處理升溫速度 當 δ<25 mm時為 220℃/h;δ≥25mm時為 150℃/h。降溫速度 當 δ<25 mm時為 150℃/h;δ≥25 mm 時為100℃/h。
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5.2 恒溫時間(見表5)
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5.2.1 焊接完畢需在 100—120℃的溫度下桓溫 1h,將殘余奧氏體(A)全部轉變為馬氏體(M)后,才能進行升溫熱處理。
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5.2.2 恒溫時間按壁厚的不同在各范圍內取值,壁薄的取下限,壁厚的取上限。
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5.2.3 上述恒溫時問比一般資料的參數稍長,試驗證明,恒溫時間的適當延長,有利于沖擊韌度的明顯提高,通過延長恒溫時間可解決T91/P91鋼焊接接頭常溫沖擊韌度低的問題。
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5.3 回火溫度
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熱處理為高溫回火,最佳回火溫度為 760 ±10℃。
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6 結論
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(1)該工藝參數用于陽城電廠主蒸汽管道、過熱器和過負荷導管道的焊接,各項技術指標完全符合要求。
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(2)隨著T91/P91鋼的大量使用,制定出符合鋼材性能的最優規范,直接用于生產建設,避免各生產單位重復性的工藝評定試驗,具有很好的經濟效益和社會效益。
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作者:
澳華
時間:
2008-3-2 19:38
非常好的文章, 有一個小問題請教一下, 焊后熱處理后, 焊口 (HAZ & WM) 最大允許硬度應是多少? 謝謝!
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作者:
hyl78_1997
時間:
2013-10-16 08:38
參數表看不見呀
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