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標題: T91/P91 鋼焊接工藝及參數的優(yōu)化 [打印本頁]

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(yōu)化
T91/P91 鋼焊接工藝及參數的優(yōu)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(yōu)化。 1 T91/P91鋼的焊接性分析/ s; b, q, }! y! e& m& M' E! b
1.1 T91/P91鋼的組織為馬氏體,供貨狀態(tài)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(qū)軟化等間題,必須嚴格按照工藝規(guī)程,方可獲得滿意的焊接接頭。! x4 g( m7 E2 {& E+ h, l$ w4 g5 B
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。, w$ y0 L* [8 ^) z. q# Q& P
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。
4 ^( o% p$ T; H
2 鋼材和焊材$ y5 t) c9 J. U+ S: N& z
  該種鋼材及其焊材部分國家牌號對照,見表1、表2。* ]$ M3 y* C6 T! G

/ f, A, p0 ]8 }. A/ l4 }# E: N6 G5 L3 焊前準備0 q. Z5 k! S% t) i: }
3.1 焊接設備選用帶衰減的逆變式直流弧焊機。
* N! H4 U4 N( Q5 t7 ^& k; t3.2 焊絲去除表面的油、垢及銹等污物,露出金屬光澤。
/ y- t& N- `( `; n: i( O  焊條經過 35O℃烘焙 1.5—2 h,置于 8O—10O℃保溫筒內,隨用隨取。
9 b5 _, g8 ?* }) e9 M, C3.3 坡口制備關鍵注意兩點
  R4 o& K% k; C" p) F  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。
) A' k$ t0 ~* y  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。
* w2 g8 G9 n: t; _' h7 f3.4 對口2 Z: M" S# q* ~4 l( w4 ~1 C
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。
8 O3 H! e) p7 x/ ~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。4 R& D# h- s" s. J! V
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(guī)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' R9 b4 E+ v6 S7 Q- t% I: y( N
4.1 焊接方法:電廠的建設中,常采用TIG+SMAW。: U$ L' ]7 X  _" |- p
4.2 焊前預熱。
5 s4 s$ U8 b2 U  l' R9 S  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。/ j" W( G/ j& R3 X) L) v
  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(qū)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。9 W$ B4 G* y; n" @3 P0 ?' z1 G
4.3 TIG打底焊# w8 ^- o; q& J' N4 `) x/ p$ O
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。* {6 u/ y- O; C: A; e. ^" w% O
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。
& o: c5 [1 [' w4.3.3 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。* I7 ]: x6 K% H: i5 k" _1 H
4.3.4 TIG 焊工藝參數見表 3
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8 ?1 l) E+ C2 k2 a; v; e9 N4.4 SMAW 焊
7 z# L, Y  b/ R/ [5 z4.4.1 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。

. }) `6 m4 ^7 W6 M+ a% o# x8 j. `. K1 s5 X. K+ B, ?
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。' z6 l3 r0 ~; @* w  w: J
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。

- {' O0 j6 x5 A) e5 焊接及焊后熱處理: M( v4 R' z( C7 i
5.1 圖2為焊接過程中溫度曲線示意圖。& ^/ f4 O: y: y9 J/ D% w

% h+ g4 C+ L, I) x" g1 y0 Z0 E, ~  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。
; |5 t% q" y! B# H$ a, O

' a: w% Z/ f% ^- r, s5.2 恒溫時間(見表5)$ v+ o3 U4 y; S
) W# ~* z3 H, f9 r
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?yōu)轳R氏體(M)后,才能進行升溫熱處理。/ j8 ~! O1 D1 o' z* A- W$ `
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。$ Q9 [# X$ h0 g
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。* M" j" J: S7 G% ?
5.3 回火溫度
7 |3 N9 r+ F8 Y& j4 C! Z熱處理為高溫回火,最佳回火溫度為 760 ±10℃。

2 t) \. S1 W# a( \2 ?& V6 b6 結論5 @. q! k  J! @2 o4 `# Q
(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。6 X. W, s  N+ A2 X3 |+ l
(2)隨著T91/P91鋼的大量使用,制定出符合鋼材性能的最優(yōu)規(guī)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。
2 ?. L. B" B* X

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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