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T91/P91 鋼焊接工藝及參數的優化

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發表于 2007-11-1 13:31:00 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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
" y' ?( j' k% x  F1 t8 t& V1.1 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。1 ?. g! v7 h0 d- m$ }
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。
1 m" A/ |. T. W3 \" P1.3 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。

/ z4 S% _7 n) L" H2 V2 鋼材和焊材
3 j, t* I3 m0 g0 G  該種鋼材及其焊材部分國家牌號對照,見表1、表2。
$ s8 {4 A" J  w) B7 F" D6 F% J' o% R, w- n
3 焊前準備
: y7 Q! ^5 |! k0 A$ o! v7 A3.1 焊接設備選用帶衰減的逆變式直流弧焊機。
. w8 m: S7 e. F' R. ^6 ^3.2 焊絲去除表面的油、垢及銹等污物,露出金屬光澤。
/ |8 d* x/ e) B% q: A  焊條經過 35O℃烘焙 1.5—2 h,置于 8O—10O℃保溫筒內,隨用隨取。
1 T% F5 I3 D! \% ~7 Y7 b5 J2 |1 N8 e3.3 坡口制備關鍵注意兩點
/ _  A. P9 k$ p4 S2 F7 p  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。8 M* t' P' e" u, K! F
  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。
$ F6 @  ]- q6 o" b4 t3 S! U3.4 對口
( a* [) v+ w/ |' ?( o( V: F3.4.1 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。
) k# y, E' u/ l6 V; ~& w9 c3.4.2 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。
# u8 F2 F' s3 g5 d  z3.4.3 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℃。

; X1 G' I' y. {* p  ]6 T; o' p
4 S& @; V% j5 F. \$ x9 v4 焊接工藝; y- e) s0 K8 j, J7 h  I( G
4.1 焊接方法:電廠的建設中,常采用TIG+SMAW。4 ?1 c9 A" ]6 h' J5 j6 h
4.2 焊前預熱。
& |; @. g' X6 y  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。
3 _# G8 _1 \, ]7 j7 ?9 n6 V. u  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。4 p/ m+ I3 W: u7 i. d% V, v
4.3 TIG打底焊
! B) ?5 d( \1 B2 k7 n+ Q) }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。) T, V# ~: u2 u7 o/ k1 }) `) b  E
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。: r: I% R! L4 k# {
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。  r# d' P; r9 W9 {$ L
4.3.4 TIG 焊工藝參數見表 3

! f5 S+ @; S, F$ f' n. v' V+ |( w' h  e
5 W/ ?* y0 R; g' {4 M$ ?7 |' x4.4 SMAW 焊" o8 Y% h1 b8 R( j& S, H
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。
3 ~. I& ]+ N/ `% |: A% i% d
, r  e; j9 `$ Y8 Y. P3 C8 a+ z, R1 |
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。
; R5 c1 H; B1 P! g' c: E5 s4.4.3 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。

. \: I) O& C! L% e3 _  P5 焊接及焊后熱處理
% w6 ~' d) W; v4 |5 B, O+ D. E5.1 圖2為焊接過程中溫度曲線示意圖。
2 c$ f+ R* J3 N7 b( r: H* N3 V+ f3 G2 y
  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。
  [6 c8 j! |; r4 {" R; s2 g

/ M- O) _, `  c3 p+ @' r$ ]5.2 恒溫時間(見表5)
) `. G+ l* j+ p# q+ O) V8 S: a+ t
! U/ E' ~& B7 h) p+ d( U# j/ }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。
- T$ _% m$ |3 w7 v8 a5.2.2 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。
+ o. j/ U) Z% z+ e# U5.2.3 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。3 i; r& B0 V9 E  P! ?
5.3 回火溫度$ ?$ u/ j( m) }' J3 Y& ?7 S
熱處理為高溫回火,最佳回火溫度為 760 ±10℃。

2 G3 b7 V& P) E6 結論
  o$ {' {+ p+ _" W  L( T(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。
8 s) J- K# ~  p(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。

7 z& R0 \- ?  U5 i/ q! c* G
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發表于 2008-3-2 19:38:42 | 只看該作者
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!
6 C9 I. H$ C9 [& ~
3#
發表于 2013-10-16 08:38:22 | 只看該作者
參數表看不見呀
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