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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: N2 |' x$ S* }. e
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。* V/ H4 F2 q2 q% D
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。
- ?" V  v3 G- w5 N4 ]* ]. t1.3 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。

+ S, |7 v$ s+ T. Z/ S2 鋼材和焊材
7 i& Z# |! x. _# U  該種鋼材及其焊材部分國家牌號對照,見表1、表2。
! D" `6 I& J$ m: S2 f4 E: _% I; M( m# ^& a3 K2 j
3 焊前準備" `  a: R1 u0 j" `0 @
3.1 焊接設備選用帶衰減的逆變式直流弧焊機。* s+ U1 u, j2 |' `) N/ J& [. c
3.2 焊絲去除表面的油、垢及銹等污物,露出金屬光澤。
: l% ]) r+ x# s; f  c  焊條經過 35O℃烘焙 1.5—2 h,置于 8O—10O℃保溫筒內,隨用隨取。
" k- m' Q9 ?2 ]9 H. R5 b$ i3.3 坡口制備關鍵注意兩點0 ~& ~1 W( o" o2 O3 T7 h4 \6 O
  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。
/ S. K; w; y: ^1 _8 P; D9 l  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。6 z. z* ^' @$ m
3.4 對口/ M. S# m1 n& l9 _1 R: v
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。( o' C5 S1 y# X" r, O8 l1 P5 q# ^
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。
9 i) m  k" S% a1 S3.4.3 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) K' ]* v* j; ~) s, Z7 m
4.1 焊接方法:電廠的建設中,常采用TIG+SMAW。
% X5 Z6 q/ g' p) V4.2 焊前預熱。
% K: X3 w2 u4 z: E7 b/ B; A  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。8 k" t/ _2 B4 m- O3 K% E
  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。
8 \3 H% g" U/ p$ Q7 J1 e4.3 TIG打底焊
* _; ^$ b, f+ J/ t4.3.1 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。) b! O6 b5 I# i! a
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。* H8 W" @& R, [4 M
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。
. T# T( m! D/ p6 @& T4.3.4 TIG 焊工藝參數見表 3

) Z. g9 |9 B4 R7 V" U* O& F. C( n+ z! g  @
4.4 SMAW 焊) m4 ~% K5 r7 x
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。
1 M3 e" }1 h, @' R2 {5 y
! ?/ U9 [) h! n$ r( O
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。1 \( A7 n0 {/ E+ y
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。

; `0 G' D- {! W( E  L7 z2 ]' z" _5 焊接及焊后熱處理( Y9 {+ L9 g  T8 C* I
5.1 圖2為焊接過程中溫度曲線示意圖。
  U+ R! W. p; s) F$ n( r; j# O) D5 y4 n9 X1 b
  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。. N4 I( v5 ?1 i& g
5 O; `1 U( M- a
5.2 恒溫時間(見表5)1 }  q7 f' P1 T

. ^$ r: j9 p0 Y8 y- T1 y5.2.1 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。! ?" v4 ^1 B- q5 h1 h% u0 I
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。
; f- K/ M- t0 p& {2 n3 y' {: T5.2.3 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。! O7 w" l: H7 p
5.3 回火溫度
9 O' h) M6 P1 y2 |. e熱處理為高溫回火,最佳回火溫度為 760 ±10℃。
: Q3 T7 z7 X+ L3 d" H
6 結論  |5 V  z& ?1 D2 z* p/ O
(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。$ }  A( p* {# S! a# |+ ]
(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。
5 v; n7 c. v3 G# t
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2#
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!

  {. j+ Q+ H& Q+ i
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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