不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]

stickzhang

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？

附：P91鋼的化學成分（%）fficeffice" />

! f- N) [. k$ w: X- C4 x- o" m7 y. y# d% V# V4 a' s/ C" T% q+ Q6 ]: r' c; ?, a' \# V, y3 N& Y; }- [1 O5 @: D& `6 D& q+ J# ?4 z% O1 P, F# I: }: f( N% h, c- L% u& R) C" p5 m3 L, f9 n$ C+ y5 S# z9 j7 W6 Z0 _. A$ R) l; k" Z- S* Y+ ^: k2 F S

元素	C	" C" [# q/ _* N; {2 l6 x" t S	P	Mn	" W& D7 v! k- A- G1 d" J: H Si	Ni	+ O n. ~$ E" d! } Cr	( f: `8 H8 G. R; R5 b Mo	V	) ]6 B+ ]8 L$ t8 a Z1 W R/ \ Nb
9 }( M: @0 r0 i0 J! E! |' Y 含量%	& T# Q% Y& X) P" f) i4 B 0.078	0.0031	0.016	# d, v% Q' j0 I8 Q 0. 27	0.3	$ r0 m/ C% ?0 [) @3 X2 W4 g 0.043	1 z. o- T+ Q/ ~( l& V8 v 8.56	3 }) j% T5 B3 h9 s" V 0.96	: `/ R/ Q$ W: R& y, P: V' G% ]4 O 0.22	0.081

 

 

黃河湃

樓主好！ 轉載一篇專業文章，可能對你有所啟發： - j0 R0 W7 A5 U0 r焊接裂紋產生原因 7 Q+ `1 A- G; O( ~　　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。 7 u7 a0 V( R! `8 I3.1 力學因素 4 d% a/ C/ {% w1 J3 T9 I( ~ $ f/ f6 b1 s6 Q& e) a$ E# G　　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 d) k& ]% C7 Z6 ?; }7 j$ l% S 　　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。 3 K! i! D: B2 i/ ~8 }( l" o ' K9 [1 S* v7 K' l3 m2 |! B3.2 冶金因素 & s0 A4 p. ^4 @) U" S3.2.1 冶煉雜質對高溫脆性區的影響 2 `, W: J4 n1 o" y　　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。 " y( v# F5 P9 S* y& a1 ^3.2.2 鋼的淬硬致脆傾向 ) ]3 [- M, _% f( S$ I; q- I0 w) P/ h　　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。 1 \8 X1 n3 t. q5 }# W3 \ % k. _0 ~: ]5 @' p5 A0 Q, a3.2.3 鋼中氫的致脆 * S* O6 F9 S" ]) A$ u! } 5 S" K6 W0 ~8 b2 ]　　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。 8 N" i% r# w4 m" @) [) ~ 4 X2 P+ I0 Y7 F8 K- |3.2.4 焊接粗晶區晶界的弱化 / ^! p7 }/ p, I7 \/ k7 ^7 O( v" s! 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。 $ ~8 o7 e0 D2 X2 S* W# m! h$ b4 焊接裂紋的防止措施 　　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。 $ i) b+ z, r/ }5 N' ? d* l " G& o: K2 }/ h1 P+ L2 `3 c4 S0 i4.1 結構設計 * n- Y9 d# w# X0 x7 t 4 Z! o6 C# u f6 A# |# ~" f7 A　　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。 & N( J# h A3 U' Y8 T $ x4 g+ z. b% Q" ~( y9 V4.2 材料選擇 ! D( Y, y; f6 _* y. w d4.2.1鋼管母材的選擇 　　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。 ! s) A9 o) B/ f& ^4 p/ r' }3 ] 表1 610U2及610F鋼化學成分(％) 4.2.2 焊材的選擇 9 S2 i7 S. l- L$ c* v. i7 K 　　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。 - y0 _6 v9 U. L4 P 表3 焊條熔敷金屬化學成分(％) 表4　焊條熔敷金屬力學性能 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。 0 t$ q* F: Q$ O$ g/ W* |: V4.3 施工工藝 ( K/ C* B" W* T 　　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。 4.3.1 加強鋼管制安過程控制 ' E. h+ s7 _5 j \　　(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。 　　(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。 4 D/ Y w$ a- c　　(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。 8 v% l/ e' Z* c7 x: H& a 4.3.2 加強鋼管焊接過程控制 : X3 N! m% z- \; r, Z" G　　(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。 : Y$ R! J; e/ i5 z8 V% V % j' T8 T' e3 O8 ~6 r$ Y1 Q　　(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。 t- f! @( s( j6 n　　(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℃。 * P" L7 e7 q+ q4 k* u$ N　　(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。 9 ` u0 y; b6 H' O6 w* C) k 　　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。 ! `0 ^. E0 t2 ]% B# J5 F8 ~ $ S. P8 Q8 z* o$ R5 結論 1 p, K* v% L0 \2 g. c ; ]/ _% ]2 k5 f　　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。 2 w. c, \/ Z* }+ R( \

漂流瓶

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.
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!
焊條我建議你選擇ESAB的OK 76.96來焊接!

ysw1979321

需要進行焊后熱處理

ccit

不過 可不要將 不銹鋼側 處理呀
, v0 m/ \" ]+ m只將91側和焊縫進行高溫回火

ccit

對了 那一側 再空氣中 不要 保溫  

漂流瓶

另外,P91 必須在管道內充氬,否則根部氧化,后果很嚴重呀

漂流瓶

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。

漂流瓶

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。

lgkokode

焊前預熱溫度低取16o—180℃
# \* e0 m6 c3 p0 z; e  n道間溫度控制在280－320℃之間
建議TIG打底焊，管內充氬保護