焊接技术及管理教材(PPT 81页)
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提高效率
超超临界机组实际上是在超临界机组参数的基 础上进一步提高蒸汽压力和温度，国际上通常把主 蒸汽压力在24.1~31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为 580℃~600 ℃/ 580℃ ~ 610℃机组定义为高效超临 界机组，即通常所说的超超临界（USC）机组。
国内正在建设的超超临界机组（USC）的主蒸汽 P= 25~26.5MPa、T= 600℃ / 600℃。
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国内形势
2010年前预计建造： 超临界机组600MW约130台 超超临界机组600MW 6台（营口2台，阚山2台， 河源2台）。 1000MW 18台（玉环4台，邹县2台，外高桥三期 2台，泰州2台，宁海2台，绥中2台，天津北疆4台）。
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二 新型耐热钢及焊接
发展高效率、高参数、大容量SC、USC机组是当 代世界火力发电的共同发展趋势。
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P91钢的焊接工艺
检查对 口质量
定位焊
预热
氩弧焊 打底
预热升 温保持
焊 接 检 焊后热 验 处理
降温至M 体形成所 需温度
焊接
再焊接
后热及中 间检验
焊接培训中心
P91钢的焊接材料 氩弧焊丝 德国（蒂森公司）Thyssen Chromo 9V 符合AWS A5.28 ER90S-B9 EN 12070 CrMo91 上海电力修造总厂 TIG-R71 电弧焊条 德国（蒂森公司）Thermanit MTS3 符合AWS A5.5 E9015-B9 EN1599 E CrMo 91 B 42 H5 中国GB983 E1-9Mo-15
金属的性能 1物理性能：包括：比重、熔点、导电性、导热性、 热膨胀性和导磁性等。 2机械性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳 和高温性能。 3工艺性能：铸造性、可锻造性、焊接性、淬透性、 切削加工性。 4化学性能：抗腐蚀性、抗酸、碱等。
焊接培训中心
钢的概念 钢---是碳的质量分数（含碳量）小于2.11%，
焊接培训中心
冶金基础知识 常用金属材料分类
习惯上 黑色金属：铁、锰、铬 有色金属：金、铜、铝、锌等。
按组织 纯金属--具有金属特性的单质，铜、铝、铁等。
合金--有两种或两种以上的金属元素或金属与 非金属元素所组成的新物质。如钢是铁和碳组成的合金， 黄铜是纯铜（紫铜）和锌组成的合金等。
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P91钢的制造及发展 应用9Cr-1Mo钢具有明显的经济效益，如下图：
P22（10CrMo910）X20（F12-X20CrMoWV121）P91 （ 9Cr-1Mo ）。
温度600℃;压力30MPa;设计寿命100000h）
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冶炼过程 冶炼对焊接会产生直接影响， P91钢的冶炼特点有 1 低的含碳量—显著改善了钢焊接性， 不易产生 焊接裂纹（冷裂纹、再热裂纹）。 2 多元素强化—加入较多合金元素，称微合金化， 且组分控制严格， 一定程度弥补了减少碳含量造成 的强度下降， 也改善了钢的性能。 3 细晶—细的晶粒使钢具有较高的塑韧性。 4 精炼—控制严格的组分依靠冶炼技术的提高， 低的S、P、N、H、O含量。
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三 焊接基础知识
焊接质量管理体系 冶金知识 焊接知识
焊接培训中心
质量管理体系
电力行业
项目焊接部门 质量技术监督局
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规程、标准
取证：（电力）DL/T 679-1999焊工技术考核规程 （监督局）GB/T 15169-94《钢熔化焊手
工焊资格考试方法》，[2002] 109号《锅炉压力容器压 力管道焊工考试与管理规则》 其它： DL-T 868-2004焊接工艺评定规程
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P91钢的预热 P91钢焊前的预热应注意 由于合金元素含量较高，预热是必须的，但是 比以往规定（350~400 ℃ ）的要低，应保证不低于 100~150℃。 经验及理论要求，预热和层间温度一定要低于 马氏体形成温度一个合理区间，应该在200~300 ℃ 之间。 氩弧焊打底前，考虑焊工的承受能力，以接近 下限的120℃为好。
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焊工理论考试内容
1焊接安全技术知识和规定 2金属材料的基础知识 3焊接材料的基础知识 4焊接设备种类、原理、使用和维护的基本知识 5焊接工艺（方法、特点、参数、热处理等)的基础知识 6焊接缺陷原因、危害、预防 7焊接接头性能及其影响因素 8焊接应力与变形 9焊接结构生产，形式、代号、识图、装配、 10焊接检验
但是，CFBC、PFBC、IGCC等技术处于试验或示范阶段， 在我国近期广泛发展是不现实的。
从技术难度和现实性看，SC和USC，配以常规的烟气脱 硫系统，是容易实现的。
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解决方法
提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数,即 提高蒸汽的压力和温度。
亚临界火电机组蒸汽参数：P=16~19MPa，T= 538℃/ 538℃或T= 540℃/ 540℃。
3.5MP 435℃ a
27% 460g/k Wh
2 高压机组
9.0
510℃
MPa
33% 390g/k Wh
3 超高压机组 13.0M 535℃/53 35% 360g/k
Pa
5℃
Wh
4 亚临界机组 17.0M 540℃/54 38% 324g/k
Pa
0℃
Wh
5 超临界机组 25.5 MPa
567℃/56 41% 300g/k
电力行业焊工合格证内容
1承重钢结构（水工金属结构、锅炉钢架、输变电金属构架、建筑
钢筋、起重设备）
2锅炉受热面管子 3工作压力大于0.1MPa发电设备的压力容器及管
道 4储存易燃、易爆介质（气体、液体）的容器及其
输送管道 5受监承压部件与非承压件的连接焊缝 6转动部件的焊接件
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报考焊工条件及程序
焊接技术及管理
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内容提要
一 前言 二 新型耐热钢及焊接 三 焊接基础知识 四 焊接评定及检验 五 现场焊接管理
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一前言
发展形势
2020年全社会用电达到39400～43200亿千瓦时 左右,需要装机8.2亿～9.5亿千瓦。
我国在“大力发展水电，优先发展煤电，积极 发展核电”的方针指导下。要保证电力的高速发展， 必须全方位搞好资源优化配置，然而我国能源结构 决定了在相当长的时期内，还是以煤碳为主，其占 一次能源总量的60%以上。所以，要优先发展建设周 期短、投资回报率高的高效率火力发电机组。
DL/T869-2004火力发电厂焊接技术规程 DL-T 752-2001异种钢焊接技术规程 GB3323-1987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 DL612-1996电力工业锅炉压力容器检查规程 JB4730-94压力容器无损检测 GB50236《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》
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蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系见表1； 蒸汽参数与机组效率的关系见图1； IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史见图2； 中国火电机组参数发展历程见图3。 新型耐热钢代表P91概要
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表1：蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系
序 机组类型 号
蒸汽 蒸汽温度 电厂 供电煤
压力
效率 耗
1 中压机组
7℃
Wh
6 高温超临界 25.0M 600℃/60 44% 278g/k
机组
Pa
0℃
Wh
7 超超临界机 30.0 600℃/60 48% 256g/k
组
MPa 0℃
Wh
8 高温超超临 30.0
界机组
MPa
700℃
57% 215g/k Wh
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图1：蒸汽参数与机组效率的关系（三菱提供）
焊接培训中心
焊接培训中心
焊接档案 编制焊工钢印 从事焊接年限 焊工焊绩记录表（产品名称及编号、焊缝编号、 焊接日期） 日常焊接质量记录 焊接质量事故
焊接培训中心
工艺文件及纪律 焊接工艺评定报告 焊接工艺（规程） 焊接（工艺卡）作业指导书 技术发展历史
焊接培训中心
图3：中国火电机组蒸汽参数发展历程
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新型耐热钢及焊接 提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料
耐高温、高压及焊接问题。 划时代意义的T91/P91钢的研制成功。 改变了从五十年代到八十年代耐热钢发展徘徊
不前的状况
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P91概要
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P91钢的层间温度 氩弧焊打底后要将温度升至250℃， 即正常的预热温度。 要注意 1 最好不要低于此温度范围，P91钢是中高合金钢， 有较高的淬硬倾向。 2 层间温度保持时要注意，不要层道间连续焊接， 即前道焊接后的温度一般在300~400 ℃左右，一定 要冷却到250 ℃以下再焊接下一道焊缝。
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P91钢的焊接 要注意 内充氩保护； 线能量的重要性； 焊接电流； 焊接速度； 焊层厚度。
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P91钢的焊后热处理 P91钢焊接热过程（DL/T819-2002）
温度
760± 10
焊后热处理
电弧焊
200~300
300
氩弧焊
100~150
100~120
时间 焊接培训中心
焊接培训中心
遇到问题
大力发展燃煤发电机组，必然带来巨大的环境压力，烟 气排放中会有更多的SOx、 Nox和CO2，并排出大量的灰渣和 污水。
减少污染的洁净煤发电技术有：循环流化床（CFBC）、 增压流化床（PFB C）、整体煤气化联合循环（IGCC）。
提 高 火 电 机 组 效 率 技 术 有 ： 超 临 界 （ SC ） 与 超 超 临 界 （USC）。
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P91钢的化学成分
C 0.08~0.12
Mn 0.3~0.6
Mo 0.85~1.05
V 0.18~0.25
Nb 0.06~0.10
Al ≤0.04
Si 0.2~0.5
Cr 8.0~9.5
Ni ≤0.4
N 0.03~0.07
S ≤0.01
P ≤0.020
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P91钢的焊接特点 P91钢的焊接特点是由前述冶炼和轧制特点决定的， 即对热输入极为敏感 1 控制焊接热输入量极为重要，因为其优良性能 的获得是在再结晶温度下（一般在450~600℃）形 成的， 这比过去热轧钢和调质钢（ 约750℃ ）都要 低。 2 微合金化中控制晶粒长大，但也要注意不能在 高温下停留时间过长。
焊接培训中心
P91钢的焊接特点 在这里要特别强调P91钢焊接时出现的一个新情况 焊缝经现有的无损检测手段检验合格，不见得 焊缝的性能满足要求。 焊接工艺评定证明，在焊接热输入量稍有超时 或热处理参数稍有偏差时，冲击试验的结果就不合 格，这种情况在以往所有接触的耐热钢中都不曾见。 在培训考核、以至今后现场的焊接中，必须要 严格控制焊接热输入量。
当蒸汽参数超过水临界状态点的参数（P=22.129MPa， T=374.12℃），统称为超临界机组，以SC（Supercritical） 表示。
一般超临界机组的蒸汽压力为24~26MPa，其典型参数： P=24.1 MPa、538℃/ 538℃；我国正在建造的600MW超临界 机组的参数为：P=25.4MPa、538℃/566℃；或P=25.4MPa、 566℃/566℃。
☆P91钢的制造及发展 ☆P91钢的焊接特点 ☆ P91钢的焊接工艺 ☆ P91钢焊接的要点
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P91钢的制造及发展 9Cr-XMo钢在50年代末期开始生产应用，性能一
直不好，应用较少。
1974年，美国能源部成立新材料开发的专门研 究小组，目的以开发研究核电站耐热材料为目的。 到1980年，已经生产测试了一百种成分的试验样品， 最后选定了现在的9Cr-1Mo钢。
初中及以上文化程度或同等学历 身体健康符合从事焊接工作基本要求，无色盲或弱视， 裸视力在5.0以上者 经过专门焊接技术训练，现从事焊接工作或焊接工龄1年 以上，能独立担任焊接工作的焊工。 Ⅲ类焊工：技术培训和考核或从事1年以上 Ⅱ类焊工：具有Ⅲ类可申请 Ⅰ类焊工：具有Ⅱ类可申请 必须循序渐进，升类考核应有一定时间的工程实际锻炼， 考委会不得接受越类考核申请
转变思想观念
另外，焊接热输入量的控制也是一个工艺问题，电力 行业焊接学会和焊接老前辈们，近年来一再强调并宣 传这一思想
即：要完成观念更新，要从重视“手艺”转到重 视“工艺”上来。
手艺—指操作技术，操作手法。 工艺—指技术方案、措施。一般包括：选用的焊 接方法和焊接材料；焊接工艺评定确定的预热、焊接 及热处理参数；也包括工艺管理的内容。
提高效率
超超临界机组实际上是在超临界机组参数的基 础上进一步提高蒸汽压力和温度，国际上通常把主 蒸汽压力在24.1~31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为 580℃~600 ℃/ 580℃ ~ 610℃机组定义为高效超临 界机组，即通常所说的超超临界（USC）机组。
国内正在建设的超超临界机组（USC）的主蒸汽 P= 25~26.5MPa、T= 600℃ / 600℃。
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国内形势
2010年前预计建造： 超临界机组600MW约130台 超超临界机组600MW 6台（营口2台，阚山2台， 河源2台）。 1000MW 18台（玉环4台，邹县2台，外高桥三期 2台，泰州2台，宁海2台，绥中2台，天津北疆4台）。
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二 新型耐热钢及焊接
发展高效率、高参数、大容量SC、USC机组是当 代世界火力发电的共同发展趋势。
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P91钢的焊接工艺
检查对 口质量
定位焊
预热
氩弧焊 打底
预热升 温保持
焊 接 检 焊后热 验 处理
降温至M 体形成所 需温度
焊接
再焊接
后热及中 间检验
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P91钢的焊接材料 氩弧焊丝 德国（蒂森公司）Thyssen Chromo 9V 符合AWS A5.28 ER90S-B9 EN 12070 CrMo91 上海电力修造总厂 TIG-R71 电弧焊条 德国（蒂森公司）Thermanit MTS3 符合AWS A5.5 E9015-B9 EN1599 E CrMo 91 B 42 H5 中国GB983 E1-9Mo-15
金属的性能 1物理性能：包括：比重、熔点、导电性、导热性、 热膨胀性和导磁性等。 2机械性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳 和高温性能。 3工艺性能：铸造性、可锻造性、焊接性、淬透性、 切削加工性。 4化学性能：抗腐蚀性、抗酸、碱等。
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钢的概念 钢---是碳的质量分数（含碳量）小于2.11%，
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冶金基础知识 常用金属材料分类
习惯上 黑色金属：铁、锰、铬 有色金属：金、铜、铝、锌等。
按组织 纯金属--具有金属特性的单质，铜、铝、铁等。
合金--有两种或两种以上的金属元素或金属与 非金属元素所组成的新物质。如钢是铁和碳组成的合金， 黄铜是纯铜（紫铜）和锌组成的合金等。
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P91钢的制造及发展 应用9Cr-1Mo钢具有明显的经济效益，如下图：
P22（10CrMo910）X20（F12-X20CrMoWV121）P91 （ 9Cr-1Mo ）。
温度600℃;压力30MPa;设计寿命100000h）
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冶炼过程 冶炼对焊接会产生直接影响， P91钢的冶炼特点有 1 低的含碳量—显著改善了钢焊接性， 不易产生 焊接裂纹（冷裂纹、再热裂纹）。 2 多元素强化—加入较多合金元素，称微合金化， 且组分控制严格， 一定程度弥补了减少碳含量造成 的强度下降， 也改善了钢的性能。 3 细晶—细的晶粒使钢具有较高的塑韧性。 4 精炼—控制严格的组分依靠冶炼技术的提高， 低的S、P、N、H、O含量。
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三 焊接基础知识
焊接质量管理体系 冶金知识 焊接知识
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质量管理体系
电力行业
项目焊接部门 质量技术监督局
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规程、标准
取证：（电力）DL/T 679-1999焊工技术考核规程 （监督局）GB/T 15169-94《钢熔化焊手
工焊资格考试方法》，[2002] 109号《锅炉压力容器压 力管道焊工考试与管理规则》 其它： DL-T 868-2004焊接工艺评定规程
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P91钢的预热 P91钢焊前的预热应注意 由于合金元素含量较高，预热是必须的，但是 比以往规定（350~400 ℃ ）的要低，应保证不低于 100~150℃。 经验及理论要求，预热和层间温度一定要低于 马氏体形成温度一个合理区间，应该在200~300 ℃ 之间。 氩弧焊打底前，考虑焊工的承受能力，以接近 下限的120℃为好。
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焊工理论考试内容
1焊接安全技术知识和规定 2金属材料的基础知识 3焊接材料的基础知识 4焊接设备种类、原理、使用和维护的基本知识 5焊接工艺（方法、特点、参数、热处理等)的基础知识 6焊接缺陷原因、危害、预防 7焊接接头性能及其影响因素 8焊接应力与变形 9焊接结构生产，形式、代号、识图、装配、 10焊接检验
但是，CFBC、PFBC、IGCC等技术处于试验或示范阶段， 在我国近期广泛发展是不现实的。
从技术难度和现实性看，SC和USC，配以常规的烟气脱 硫系统，是容易实现的。
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解决方法
提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数,即 提高蒸汽的压力和温度。
亚临界火电机组蒸汽参数：P=16~19MPa，T= 538℃/ 538℃或T= 540℃/ 540℃。
3.5MP 435℃ a
27% 460g/k Wh
2 高压机组
9.0
510℃
MPa
33% 390g/k Wh
3 超高压机组 13.0M 535℃/53 35% 360g/k
Pa
5℃
Wh
4 亚临界机组 17.0M 540℃/54 38% 324g/k
Pa
0℃
Wh
5 超临界机组 25.5 MPa
567℃/56 41% 300g/k
电力行业焊工合格证内容
1承重钢结构（水工金属结构、锅炉钢架、输变电金属构架、建筑
钢筋、起重设备）
2锅炉受热面管子 3工作压力大于0.1MPa发电设备的压力容器及管
道 4储存易燃、易爆介质（气体、液体）的容器及其
输送管道 5受监承压部件与非承压件的连接焊缝 6转动部件的焊接件
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报考焊工条件及程序
焊接技术及管理
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内容提要
一 前言 二 新型耐热钢及焊接 三 焊接基础知识 四 焊接评定及检验 五 现场焊接管理
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一前言
发展形势
2020年全社会用电达到39400～43200亿千瓦时 左右,需要装机8.2亿～9.5亿千瓦。
我国在“大力发展水电，优先发展煤电，积极 发展核电”的方针指导下。要保证电力的高速发展， 必须全方位搞好资源优化配置，然而我国能源结构 决定了在相当长的时期内，还是以煤碳为主，其占 一次能源总量的60%以上。所以，要优先发展建设周 期短、投资回报率高的高效率火力发电机组。
DL/T869-2004火力发电厂焊接技术规程 DL-T 752-2001异种钢焊接技术规程 GB3323-1987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 DL612-1996电力工业锅炉压力容器检查规程 JB4730-94压力容器无损检测 GB50236《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》
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蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系见表1； 蒸汽参数与机组效率的关系见图1； IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史见图2； 中国火电机组参数发展历程见图3。 新型耐热钢代表P91概要
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表1：蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系
序 机组类型 号
蒸汽 蒸汽温度 电厂 供电煤
压力
效率 耗
1 中压机组
7℃
Wh
6 高温超临界 25.0M 600℃/60 44% 278g/k
机组
Pa
0℃
Wh
7 超超临界机 30.0 600℃/60 48% 256g/k
组
MPa 0℃
Wh
8 高温超超临 30.0
界机组
MPa
700℃
57% 215g/k Wh
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图1：蒸汽参数与机组效率的关系（三菱提供）
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焊接档案 编制焊工钢印 从事焊接年限 焊工焊绩记录表（产品名称及编号、焊缝编号、 焊接日期） 日常焊接质量记录 焊接质量事故
焊接培训中心
工艺文件及纪律 焊接工艺评定报告 焊接工艺（规程） 焊接（工艺卡）作业指导书 技术发展历史
焊接培训中心
图3：中国火电机组蒸汽参数发展历程
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新型耐热钢及焊接 提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料
耐高温、高压及焊接问题。 划时代意义的T91/P91钢的研制成功。 改变了从五十年代到八十年代耐热钢发展徘徊
不前的状况
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P91概要
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P91钢的层间温度 氩弧焊打底后要将温度升至250℃， 即正常的预热温度。 要注意 1 最好不要低于此温度范围，P91钢是中高合金钢， 有较高的淬硬倾向。 2 层间温度保持时要注意，不要层道间连续焊接， 即前道焊接后的温度一般在300~400 ℃左右，一定 要冷却到250 ℃以下再焊接下一道焊缝。
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P91钢的焊接 要注意 内充氩保护； 线能量的重要性； 焊接电流； 焊接速度； 焊层厚度。
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P91钢的焊后热处理 P91钢焊接热过程（DL/T819-2002）
温度
760± 10
焊后热处理
电弧焊
200~300
300
氩弧焊
100~150
100~120
时间 焊接培训中心
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遇到问题
大力发展燃煤发电机组，必然带来巨大的环境压力，烟 气排放中会有更多的SOx、 Nox和CO2，并排出大量的灰渣和 污水。
减少污染的洁净煤发电技术有：循环流化床（CFBC）、 增压流化床（PFB C）、整体煤气化联合循环（IGCC）。
提 高 火 电 机 组 效 率 技 术 有 ： 超 临 界 （ SC ） 与 超 超 临 界 （USC）。
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P91钢的化学成分
C 0.08~0.12
Mn 0.3~0.6
Mo 0.85~1.05
V 0.18~0.25
Nb 0.06~0.10
Al ≤0.04
Si 0.2~0.5
Cr 8.0~9.5
Ni ≤0.4
N 0.03~0.07
S ≤0.01
P ≤0.020
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P91钢的焊接特点 P91钢的焊接特点是由前述冶炼和轧制特点决定的， 即对热输入极为敏感 1 控制焊接热输入量极为重要，因为其优良性能 的获得是在再结晶温度下（一般在450~600℃）形 成的， 这比过去热轧钢和调质钢（ 约750℃ ）都要 低。 2 微合金化中控制晶粒长大，但也要注意不能在 高温下停留时间过长。
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P91钢的焊接特点 在这里要特别强调P91钢焊接时出现的一个新情况 焊缝经现有的无损检测手段检验合格，不见得 焊缝的性能满足要求。 焊接工艺评定证明，在焊接热输入量稍有超时 或热处理参数稍有偏差时，冲击试验的结果就不合 格，这种情况在以往所有接触的耐热钢中都不曾见。 在培训考核、以至今后现场的焊接中，必须要 严格控制焊接热输入量。
当蒸汽参数超过水临界状态点的参数（P=22.129MPa， T=374.12℃），统称为超临界机组，以SC（Supercritical） 表示。
一般超临界机组的蒸汽压力为24~26MPa，其典型参数： P=24.1 MPa、538℃/ 538℃；我国正在建造的600MW超临界 机组的参数为：P=25.4MPa、538℃/566℃；或P=25.4MPa、 566℃/566℃。
☆P91钢的制造及发展 ☆P91钢的焊接特点 ☆ P91钢的焊接工艺 ☆ P91钢焊接的要点
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P91钢的制造及发展 9Cr-XMo钢在50年代末期开始生产应用，性能一
直不好，应用较少。
1974年，美国能源部成立新材料开发的专门研 究小组，目的以开发研究核电站耐热材料为目的。 到1980年，已经生产测试了一百种成分的试验样品， 最后选定了现在的9Cr-1Mo钢。
初中及以上文化程度或同等学历 身体健康符合从事焊接工作基本要求，无色盲或弱视， 裸视力在5.0以上者 经过专门焊接技术训练，现从事焊接工作或焊接工龄1年 以上，能独立担任焊接工作的焊工。 Ⅲ类焊工：技术培训和考核或从事1年以上 Ⅱ类焊工：具有Ⅲ类可申请 Ⅰ类焊工：具有Ⅱ类可申请 必须循序渐进，升类考核应有一定时间的工程实际锻炼， 考委会不得接受越类考核申请
转变思想观念
另外，焊接热输入量的控制也是一个工艺问题，电力 行业焊接学会和焊接老前辈们，近年来一再强调并宣 传这一思想
即：要完成观念更新，要从重视“手艺”转到重 视“工艺”上来。
手艺—指操作技术，操作手法。 工艺—指技术方案、措施。一般包括：选用的焊 接方法和焊接材料；焊接工艺评定确定的预热、焊接 及热处理参数；也包括工艺管理的内容。