T91-P91钢的发展应用及其焊接性综述
P91钢焊接工艺
该工艺参数，在焊接工艺上非常严谨，在焊接过程中，严格控制焊接参数。选用小的 焊接电流，焊层厚度不超过 3mm，焊接层间温度不超过 300℃，延长焊后热处理恒温时间，
2
加强对焊缝的焊接过程的监督，完全可以获得优秀的焊接质量。
参考文献
国家电力公司关于 T91/P91 钢焊接工艺导则 火质函[1999]34 号 A335P91 焊接工艺评定报告. 山东电建三分公司 刘宝芳、姜评章 贵州黔北电厂 4×300MW 机组工程 P91 钢管道施工焊接工艺指导 王顺林 阳城电厂 1 号机组 P91 钢管道工艺评定 洪卫、王志伟
表 ３ Ｐ９１ 钢 ＴＩＧ 焊接工艺参数
钨极直径
焊丝直径
焊接电流
电弧电压
焊接速度
正面保护
/mm
/mm
/A
/V
/mm.min-1
/L.min-1
Wce—2250
2.4
95—115
9—11
60—80
10—12
4.4 SMAW 焊
4.4.1 SMAW 焊应该注意道间温度的控制，采用小参数、多层多道焊。其工艺参数见表
5.2 恒温时间(见表 5)
壁厚／mm 恒温时间／h
d<12．5 1
表 ５ 恒温时间
12．5≤d<25 1.5—2
25≤d<37．5 2—3
37．5≤d≤50 3—3.5
5.2.1 焊接完毕需在 100—120℃的温度下恒温 1 小时，将残余奥氏体(A)全部转变为马 氏体(M)后，才能进行升温热处理。
3
P91钢焊接工艺
作者： 作者单位：
朱启闯 新疆电力建设公司石河子项目部
相似文献(10条)
1.会议论文 曾富强.王淦刚 P91钢主蒸汽管道焊接工艺及施焊技术 2004
锅炉钢材介绍
八、SA-210C（25MnG）介绍
SA-210C与SA-210A1的区别：
九、1Cr18Ni9Ti钢的介绍：
谢谢！
END
五、A299钢（22Mng）介绍
焊补时的预热温度推荐 ：SA299 150～200℃ ，消除应力的热处理加热 温度推荐 ：SA299 600～650℃ 。焊后热处理过程中的升、降温速度V，一 般应满足：V>250（25/δ) ℃/h 式中δ--壁厚，mm。 在300"C以下的升、降温速度一般可不控制。
六、WB36钢介绍
WB36（15NiCuMoNb5）钢，碳当量高，焊接性比St45.8/Ⅲ，A106B等 传统碳钢差，容易出现焊接质量问题。
七、SA-210C（25MnG）介绍
SA-210C（25MnG）：是ASME SA-210标准 中的钢号，是锅炉和过热器用碳锰钢小口径管，珠 光体型热强钢。我国于1995年将其移植到GB5310， 定名为25MnG。其化学成分简单，除碳、锰含量 较高外，其余与20G相近，故其屈服强度较20G高 约20%左右，而塑、韧性则与20G相当。该钢的生 产工艺简单，冷热加工性能好。用其代替20G，可 以减薄壁厚，降低材料用量，还可以改善锅炉的传 热状况。其使用部位和使用温度与20G基本相同， 主要用于工作温度低于500℃的水冷壁、省煤器、 低温过热器等部件。
二、15CrMo钢的介绍
二、15CrMo钢的介绍
电力行业一般情况要求壁厚大于等于10mm的15CrMo管子需要预热，温度为 150-250摄氏度 。
三、12Cr1MoV钢的介绍
三、12Cr1MoV钢的介绍
三、12Cr1MoV钢的介绍
三、12Cr1MoV钢的介绍
四、TP347H钢介绍
T91／P91钢的焊接及热处理
２ 焊 前 预 热、 伴 热、 后热及焊后热 处理
２ ． １ 设备 ａ ． 所用 设 备 为 ＷＫ Ｇ Ｄ Ｈ Ｌ－Ｃ型 热 处 理 自 动 控 温柜， 各种仪表及热 电 偶 等 必 须 经 过 计 量 校 验 合 格 且均在有效期限内。 ｂ ． 输入电压。交 流 ３ ８ ０Ｖ／ ２ ２ ０Ｖ± １ ０ ％， ５ ０Ｈ ｚ （ 三相四线制）； 输出电压每相 为 ０ ２ ２ ０Ｖ ， 而 且调节 １ ０ ０ ％， 输出电源线为多心橡胶铜线。 范围为 ０ ｃ ． 工作环境。环境温度为 － １ ０ ５ ０℃ ， 相对湿度 ５ ％。 ≤８ ｄ ． 热电偶 为 Ｎ ｉ Ｃ ｒ －Ｎ ｉ Ｓ ｉ 铠 装 热 电 偶。 规 格 为 ６× ８ ０ ０ｍ ｍ ， 补偿导线为铜 －康铜。 ２ ． ２ 预热 ａ ． 氩 弧 打 底 前， 环境温度应保证在 ５ ℃ 以 上， Ｔ ９ １钢焊口用火 焰 加 热， 预热温度为 １ ０ ０～１ ５ ０℃ 。
第３ ３卷 第 ２期
黑 ９ １ ／ Ｐ ９ １钢的焊接及热处理
王 珍
（ 黑龙江省火电第三工程公司 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ １ ６） 摘 要： 针对黑龙江省火电第三工程公司 Ｈ Ｇ－ １ ９ ０ ０ ／ ２ ５ ． ４－Ｙ Ｍ３型 ６ ０ ０ＭＷ 超临界火电机组安装工程， 阐述了 Ｔ ９ １ ／ Ｐ ９ １钢的焊接及热处理工艺， 从焊接设备、 焊接材料选择、 焊 接 方 法、 环 境、 坡 口 的 清 理 准 备 及 对 口、 焊 前 预 热、 伴 热、 后热及焊后热处理等方面对焊接及热处理工艺进行控制， 保证了现场 Ｔ ９ １ ／ Ｐ ９ １钢焊接和热处理工艺质量。 关键词： 焊接 ； 预热； 热处理 中图分类号： Ｔ Ｇ４ ５ ７ ． １ １ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １ ０ ０ ２－ １ ６ ６ ３ （ ２ ０ １ １ ） ０ ２－ ０ １ ４ ５－ ０ ４
(完整版)T91焊接工艺
T91焊接工艺1 T91/P91钢的焊接性能分析1.1 T91/P91钢的组织为马氏体，供货状态一般为正火+回火，属于高合金钢，焊接性较差，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等问题，必须严格按照工艺规程，方可获得满意的焊接接头。
1.2 应该严格控制焊接和热处理温度，采用较小的参数焊接是应该注意的重点。
1.3 热处理理想保温时间适当延长，有利于焊接接头常温冲击韧度的提高。
2 钢材和焊材该种钢材及其焊材部分国家牌号对照，见表1、表2。
3.1焊接设备选用带衰减的逆变式直流弧焊机3.2焊丝去除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽焊条进过350℃烘熔1.5-2h,置于80-100℃保温筒内，随用随取。
3.3坡口制备关键注意两点氢弧焊填充时预热温度取160-180℃，温度过高不利于焊工操作，易产生缺陷，还会加重根部氧化。
电弧填充时，道间温度控制在280-320℃之间，因为第一，从工艺上讲，为防止产生热裂纹和减少区的粗晶脆化，需选择小参数，以减少高温停留时间，但采用小参数，焊缝冷却速度快，容易产生淬硬组织而导致冷裂纹、这是个矛盾。
T91/P91钢的MS点转变温度大约在380℃左右，预热温度选在280-320℃，即MS点温度附近，既能保证高温停留时间短，又能使马氏体转变时冷速缓慢，并形成自回火马氏体，解决了既要采用小参数，又不能让焊接冷速太快的矛盾。
第二，从手工操作上讲，该种钢的焊条在300℃左右的预热温度下，有最佳操作性能，熔滴过渡及铁水流动性和飞溅都明显改变。
4. TIG打底焊4.1 为防止T91/P91钢焊缝根部氧化，焊前在管内冲氩保护。
冲氩保护范围以坡口轴向中心为基础，各侧各250-300mm处贴上两层可溶纸（可用报纸代替）。
用浆糊粘住，做成密封气室。
利用细钢管把头敲扁插入焊缝内（有探伤孔控的管道可从探伤孔充氩），大管流量为20-30L/min，小管流量一般为10-15L/min，冲氩时，当感觉氩气从焊缝间隙轻微返出时（也可用打火机是否熄灭来判断）。
T91／P91钢的性能分析及焊接工艺
１ Ｔ ｌ Ｐ １钢 的化 学成 分 和 主 要 物 理 性 能 ｇ／ ９
１ １ Ｔ ｌ Ｐ １的化 学 成分 和 强化 原理 ． ｇ ／ ９
Ｔ １ Ｐ １ 的 Ｍｓ 在 ３ ０～ ０ ｏ 间 ， 点 ９／ ９ 钢 点 ８ ４ ０Ｃ之 Ｍｆ 在 １０～１０℃ 之 间 。Ａ Ｔ ２ ３和 Ａ ３ ０ ２ Ｓ ＭＡ １ ３ ５标 准 给 出 的 Ｔ ｌ Ｐ ｌ钢 的正 火温 度 为 １ ４ ℃ ， ｇ／ ｇ ０ ０ 瓦鲁 瑞克 一 曼
材 加工 工 艺 。
在 强化 原 理 方 面 的差 别 是 ： Ｍ１ Ｅ ２等 钢 主 要 依
的蠕 变 断裂 强度 可 以达 到 １０ ａ ０ 。 ＭＰ １８ ９３年和 １８ ９４年 ， 国 Ａ ＭＬ 美 Ｓ Ｅ将 Ｔ １Ｐ ｌ纳 ９／ ｇ
入 了标 准 ， 示 为 Ｓ ２ ３一Ｔ １ Ｓ ３ ５一Ｐ １ 表 Ａ１ ９／ Ａ ３ ９ 。这 种
Ｏ 引 言
１７ ９４年 ， 国能源 部 委托 橡 树 岭 国家 实 验 室 与 美 燃烧 工 程公 司联 合 研究 在 ９ ｒ的基 础 上进 行 改进 的 Ｃ ９ｒ Ｃ 一１ Ｍｏ钢 （ ９／ ９ ） 其 各 方 面 的 性 能 都 优 于 Ｔ １Ｐ １ ，
Ｅ ２和 Ｆ ２ Ｘ Ｏ ｒ Ｖ１ １ ， Ｍ１ １ （ ２ Ｃ Ｍｏ ２ ） 它在 ５ ３ 下 １ ９℃ ０万 ｈ
与钢 的质 量 比在 ２ ５～３ ￣ ｇ的水 平 ， 时碳 的 质 ０ｐ ／ ｇ 同
量 分数 也 较高 。 （ ）９ ／ ｇ ２ Ｔ １Ｐ ｌ钢 采用 了 Ｎ ， Ｎ进 行微 合金 化 。 ｂ Ｖ，
（ ）９ ／ ９ ３ Ｔ １ Ｐ １钢 采用 了控 轧 、 冷 的 （ ＭＣ 成 控 Ｔ Ｐ）
T91_P91钢管在电站锅炉上的应用
NFA 49213
热轧和冷拔 无缝 铁素体 合金 钢锅 炉过 热器和 热交换器管 , 钢号 T UZ10CDV N b09-01
NFA 49219
石 油 和 化 工 用 热 轧 和 冷 拔 无 缝 管 , 钢 号 TU Z10CD VN b09-01
G B5310 — 95 高压锅炉用无缝钢管 , 钢号 10Cr9M o1V N b
R x ≥2 , α=0 ～ 180°, 且 S x ≥0 .083 , 应冷弯 成型 。弯头表面硬度为 175 ～ 250HB 可不进行热 处理 。 硬度大于 250HB , 进行局部消除应力热处 理。 2 .1 .2 小 R (R =180°)弯头
R x(R/ D)=1 .0 ～ 0 .66 属于小 R 范围 。 (1)当 S x ≥0 .10 时 , 先冷弯成 R x =1 .5 , 再 中温(788°C 以下)加 热 进行 一次 热 精整 , 达到 R xmin =0 .66 。硬度在 175 ～ 250HB , 可不进行热 处理 , 如硬度大于 250HB , 应进行 788°C 以下的局 部消应处理 。 (2)当 0 .083 ≤S x ≤0 .10 时 , 先冷弯成 R x = 1 .75 , 再中温加热进行热精整 , 达到 Rx =1 .0 。再 进行中温加热两次精整到 R x min =0 .66 , 达到硬 度在 175 ～ 250HB , 可不进行热 处理 。 如 硬度大 于 250HB , 进行局部消应热处理 。 总之 , 在弯管方面 , 各锅炉制造厂都不同程度
钢管的弯制是锅炉蛇型管部件制造的主要工 序之一 , 锅炉钢管的弯管性能是钢管的一项重要 工艺性能 。弯制 T 91 管和 P91 管时 , 机器必须有 足够功率并且装有使弯制部件保证正确导向的工 具 。不论是热弯还是冷弯 , 用装有反向推进传动 装置的弯管机能获得最佳效果 。
T91、P91钢焊接材料的发展与应用
动化焊材 方向发展， Ｏ 实 如Ｃ ： 心焊丝、 药芯焊丝、 埋弧焊丝、 烧结
焊剂、 铝合金焊丝等。 （）中、 ２ 小企业向特色产品、 特定市场经营方向发展。开发 特色产品和特定市场， 有助于企业集中人力、 地域优势， 避开市 场上低品位焊材的价格战。 （）加大研究、 ３ 开发的投人， 提高老产品的品质、 开发高技
的实际问题方面 德国曼内斯曼公司进行了长期的试验， 以验证 材料的特性， 主要是弥散特性及蠕变强度， 并进一步发展和测试
ｒ 焊接材料
目前， 世界上主要生产锅炉管和大直径厚壁管的钢厂均已
代末， 利时的ｌｇ 冶金研究中心第一次详细说明了“ 比 ｉｅ ｅ 超级 ９ Ｃ＂ 材料牌号为Ｅ １， ６ 年法国电力公司（Ｄ ） ％ 钢， ｒ Ｍ ２１ ４ ９ Ｅ Ｆ 批准 温度高达６０℃的过热器和再热器可以使用 Ｅ １， ２ Ｍ ２替代过去使 用的不锈钢管。２ 世纪 ６ ０ ０年代末， 德国研究开发了１％铬钢 ２ Ｘ０ ｒｏ １１Ｘ０钢） １ ９年正式纳人 ＤＮ７７ ２ＣＭ Ｖ２（ ２ ，９ ７ Ｉ１１５标准中， Ｘ０ ２ 钢与２２Ｃ 一 ｍ 及 １Ｃ１ ．５ｒ Ｉ ｏ ２ ｒ ｏ Ｍ Ｖ钢相比， 具有更高的蠕变 强度， 由于碳含量高， 故焊接性能差； 较后同一系列的其他钢种， 如瑞典的Ｈ ９ 日 Ｔ ， 本的 Ｈ Ｍ Ｍ相继出现；９４年， Ｃ９ １ ７ 美国能源部 委托橡树岭国家实验室（ Ｒ Ｌ 研究用于液体金属快中子增殖 ＯＮ ） 堆计划的钢材， 开始研究改进的９ｒ Ｉ ｏ Ｃ 一 ｍ 钢种， 并进行了 性能 试验。１８ 一 ９４ ９０ ］８ 年美国、 英国、 加拿大等国家先后在过热器、 再热器上用 １１ ９ 代替 Ｔ３１Ｔ３７和 Ｔ３４等不锈钢材料。 Ｐ２ ，Ｐ４ Ｐ０ １８ 年， ９３ 美国Ａ Ｍ Ｓ Ｅ和 ＡＴ ＳＭ先后批准将改进的９ ｒ Ｉ ｏ Ｃ 一ｍ 钢 分别载于 Ｓ２３和 Ａ １ Ａ１ ２３标准中。１８ ９５年美国电力研究所 （Ｐ Ｉ进行了改进嫩煤电厂的 １ ３号课题研究， Ｅ Ｒ） ４ ０ 对于可燃用 硫份、 灰份高的低价劣质煤的主汽压力和温度更高的超临界锅 炉， 选用１１ ９ 作为水冷壁管材。１８ 年法国瓦香海克工业公司 ９７ 针对Ｔ１Ｐ１ ２ 和Ｅ １ 的比较评估研究发表技术报告认 ９／９ 与Ｘ１ Ｍ 〕 ２ 为， １Ｐ１ Ｔ ／９ 有明显的优点， ９ 强调要从 Ｅ １ 转为使用 １１Ｐ１ Ｍ２ ９／９
火力发电厂新材料T91_P91钢性能综述_李志翔
焊接材料 , 选用与母材成分基本相同的同类焊 材 。焊材的合金 (尤其是 Cr 、Mo) 含量必须与母 材相同 , 一保证焊接接头与母材有相同的高温强 度 、高温蠕变性能与抗氧化性能 。同时也要控制合 金成分 , 改善钢的焊接性 。如 Nb 、V 都是强碳化 物形成元素 , 对改善钢的转变特性 、细化晶粒 、提 高焊缝金属的韧性和抗冷裂纹性能具有重要作用 , 但是当 Nb 、V 含量过高时 , 也会提高中合金耐热 钢焊缝金属的热裂纹和再热裂纹倾向 。因此中合金 耐热钢焊材中的 Nb 含量一般控制在 012 %以下 , V 含量控制在碳 (C) 含量的 2 - 3 倍 。此外 , 还应 选用低氢型超低氢型焊材 , 严格保管与使用 。 413 焊接前后热处理
1 前 言
T91/ P91 钢是一种改进型马氏体耐热钢 , 该材
一介绍 。
2 T91/ P91 钢的发展概述
料具有良好的高温热强性和抗氧化性能 , 与其他合
T91/ P91 钢是在 T9 (9Cr - 1Mo) 钢的基础上
金耐热钢 (如 12Cr1MoV 、钢 102 等) 相比 , 在同 通过涂加 V 、Nb 、N 等合金元素而形成的一种改
32 年
卷 3月
云南电力技术 YUNNAN EL ECTR IC POWER
Vol132No11 Mar12004
火力发电厂新材料 T91/ P91 钢性能综述
李志翔 李晓平 赵永强
(云南电力试验研究院 (集团) 有限公司 , 云南 昆明 650051)
T91／P91 钢焊接工艺及参数的优化
T91／P91 钢焊接工艺及参数的优化T91／P91钢广泛用于锅炉过热器、主蒸汽及再热器管道。
各电站单位对其进行了焊接工艺评定试验，总的说来大同小异，虽说工艺方案己基本运用成熟，但其焊接工艺及参数还有待进一步优化。
1 T91／P91钢的焊接性分析1.1 T91／P91钢的组织为马氏体，供货状态一般为正火＋回火，属于高合金钢，焊接性较差，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等间题，必须严格按照工艺规程，方可获得满意的焊接接头。
1.2 应该严格控制焊接和热处理温度，采用较小的参数焊接是应注意的重点。
1.3 热处理保温时间的适当延长，有利于焊接接头常温冲击韧度的提高。
2 钢材和焊材该种钢材及其焊材部分国家牌号对照，见表1、表2。
3 焊前准备3.1 焊接设备选用带衰减的逆变式直流弧焊机。
3.2 焊丝去除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽。
焊条经过 35O℃烘焙 1.5—2 h，置于 8O—10O℃保温筒内，随用随取。
3.3 坡口制备关键注意两点第一，钝边厚度不超过2mm，以防铁水流动性差而造成根部未熔合。
第二，坡口及其内外两侧 15—2O mm 范围内打磨至露出金属光泽。
3.4 对口3.4.1 T91／P91钢在不预热条件下焊接裂纹可达10O％，所以不得在管道上焊接任何临时支撑物，不得强行对口，以１少附加应力。
3.4.2 小口径管道对口间隙控制在1.5—2.5mm之间，大口径管道对口间隙控制在3—4 mm 之间，间隙太大，不易操作，容易产生未熔焊接头；间隙太小，易产生未焊透的缺陷。
3.4.3 该钢种材质特殊，对口方法一般有两种。
一种是在坡口内侧使用定位块（Q235材质）点固焊口，点固前一般用火焰预热，该方法预热温度不容易控制，而且管壁温差较大，易产生内应力。
远红外加热片从工序上讲是在对好焊口后才进行绑扎，也无法采用电阻加热，所以这种对口方法不宜采用。
另一种是采用自制专用夹具（见图1），此夹具制作简单，成本低廉，一种规格的管径制备其对应的夹具。
T91 焊接工艺
T91/P91焊接新疆机电职业技术学院赵辉一、T91/P91的发展及其特点1．T91/P91的由来和发展1974年，美国能源部委托橡树岭国家实验室（ORNL）与燃烧工程公司（CE）联合研究用于液体金属快中子增值计划的钢材，开始在9Cr钢的基础上进行了改进工作，改进了的9Cr-Mo钢各个方面的性能都优于EM12和F12（X20CrMoV121），其在593℃下10万小时的蠕变断裂强度可达100Mpa。
1983-1984年，美国ASME将T91/P91纳入标准，表示为X10CrMoV91。
1987年，法国瓦鲁瑞克公司针对T91与EM12和F12三种钢材发表了评估报告，认为T91/P91具有明显的优点。
20世纪80年代末，德国也从F12转向T91/P91，并进一步发展焊接材料。
二十世纪八十年代后期, 1987年引进该钢种并在电厂应用。
二十世纪九十年代，我国陕西的蒲城、天津的杨柳青、四川的珞璜等电厂已经使用P91钢的蒸汽主管道。
进入二十一世纪后，宝钢对T91/P91钢材进行研发生产，目前国内T91/P91钢材性能已和进口钢材相当。
2．T91/P91钢材的特点T91 /P91钢被高参数火力发电机组广泛应用，是因为该钢种的使用性能具有以下优点：与不锈钢相比，该钢具有低的热膨胀系数和良好的导热性能；该钢具有较高的室温抗拉强度，σb最高可达770 MPa，而且塑性也较好；该钢的冲击韧度和材料脆性转变温度明显优于同类X20 和EMl2 钢；该钢具有更高的高温持久强度和许用应力，它在550 ℃高温经过105 h 运行后的高温持久强度是T22 钢的2 倍；在540 ℃～610 ℃内的许用应力明显高于T22 TP304H和X20钢；该钢具有良好的整管弯曲加工性能; 该钢的高温疲劳性能优于T22和TP304H 钢，高温抗氧化性能也远高于T22钢。
二、T91/P91的化学成分和力学性能1．T91/P91的化学成分化学成分的变化是导致金属力学性能改变的主导因素。
P91／T91钢的焊接
P91／T91钢的焊接发表时间：2019-04-25T11:04:52.423Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：张福义[导读] 摘要：爆管，影响发电，如果采用P91/T91能够防止锅炉试管爆裂。
大庆油田中油电能热电一公司热机检修部黑龙江大庆市 163000摘要：爆管，影响发电，如果采用P91/T91能够防止锅炉试管爆裂。
关键词：P91/T91钢；发展；趋势；可靠性 1前言 P91/T91钢是一种改进型的9Cr—1Mo钢，它是在9Cr—1Mo钢的基础上通过添加V、Nb、N等元素而形成的，T91代表锅炉用小管径钢，P91代表大直径钢管。
大家都知道电站锅炉的高温高压汽水管道运行工况要求材料有较高的抗拉强度，高的高温蠕变和持久强度，较低的热膨胀系数和良好的导热性，高的韧性和良好的加工性能等。
我国200MW和300MW的老机组大部分使用10Cr910、12Cr1MoV、钢102等。
由于超高温而造成的爆管现象比较普遍。
而T91、P9l钢比前几种钢有着更优异的优势，它在540—620℃的高温蠕变和持久强度是10CrMo910的2倍左右。
2 P91、T91钢的研究和发展概况为复杂的电力锅炉技术引入一个新的品种钢材，通常需要很长时间，T91、P91钢材从研制成功后短短的7年就获得美国材料实验学会和美国机械工程师学会标准的认可并迅速的得到国际上普遍认可和应用，不能不说是锅炉历史上的奇迹。
（1）P91、T91钢的主要性能。
化学成分，P91、T91钢是改进型的9Cr—1Mo钢、高Cr低C，它的含Cr量在8.00～0.12，它是含有可控的钒、铌和微量氮等元素的马氏体耐热钢。
其合金元素总含量不超过1 3%。
（2）物理性能，发电厂运行中所用的钢种，最关心的是材料的热膨胀系数和导热性，从P91、T91钢与10CrMo910钢、12Cr1MoV钢、钢102等钢材物理性能曲线上看，特别是不锈钢的物理性能比较曲线，P91、T91钢具有较低的热膨胀系数和良好的导热性，是一种较好的管道用热强钢。
T91钢的性能及其焊接方法
T91钢的性能及其焊接方法
刘红文聂铭陈顺强
摘要从理论和实践两个角度，探讨了T91钢有关的性能及其焊接工艺。
关键词T91钢焊接工艺性能
1 引言
近年来，我国电力工业飞速发展，电厂锅炉向大容量、高参数发展。
按照国家电力公司的布署，从现在起到下世纪初，将逐步限制和取消中小型燃煤机组，300 MW机组将成为各大电网的主力机组。
300 MW机组的高温过热器、高温再热器的最高实际壁温已超过了600℃，原先广泛应用于这些高温部件的12Cr1MoV 钢高温强度、抗氧化性等均不能满足要求。
T91钢以其优良的高温性能，在电站高温过热器、高温再热器乃至主蒸汽管道上得到了越来越广泛的应用。
但由于其焊接性较差，焊接时容易出现问题，因此探讨一套比较合理的焊接工艺十分必要。
2 T91钢的有关性能
2.1 合金化原理
T91钢是美国国立像树岭实验室和美国燃烧工程公司冶金材料实验室合作
研制的新型马氏体耐热钢。
它是在9Cr1MoV钢的基础上降低含碳量，严格限制硫、磷的含量，添加少量的钒、铌元素进行合金化。
根据ASTM213/A213M-85C,T91
钢的化学成份见表1。
与T91钢对应的德国钢号为X10CrMoVNNb91，日本钢号为HCM95，法国则为TUZ10CDVNb0901。
表1 T91钢的化学成份
%。
p91t91钢的焊接_secret
热处理：温度750℃-770℃，保温时间5min/mm，且不少于3h；焊后热处理升降温度小于150℃/h
按上述工艺焊了垂直固定、水平固定各一件的∮219×30试件，经检查和检验，均符合要求，见表三。
3.焊接施工工艺
3.4.3预热宽度：从坡口中心每侧不少于3倍的管壁厚。
3.5氩弧焊打底
3.5.1氩弧焊打底在管道预热到规定温度并加热均匀后进行；打底采用直流正接法、两人对称焊接。（SA213T91材质小径管采用全氩工艺）
3.5.2 SA335P91材质大径管道：打底焊采用内填丝法。SA213T91材质小径管：打底焊采用外填丝法。
在工艺评定合格的基础上，及时编制了有关的焊接作业指导书。P91/T91钢焊接作业指导书的内容如表四。
3.1焊材的选择
焊丝ER90S-B9焊条E9015-B9
3.2对口
3.2.1对口装备应采用专用对口卡具。
3.2.2 SA335P91大径管：对口间隙3-6mm；小径管：对口间隙1-3mm
3.3背面充氩方案
3.5.3氩弧焊打底时采用高频引弧、衰减收弧；氩弧焊电流80-110A；氩弧焊打底时，焊接速度不宜太快，焊层厚度不少于3mm。
3.5.4氩气流量。正面：8-12Lmin;T91背面：8-12/min;P91背面：第一遍打底时流量10-25L/min,第二遍氩弧焊时流量3-8L/min.
3.5.5氩弧焊打底应焊两遍，目的是防止电焊击穿打底层，造成根部氧化。
4.1.4人员管理
首先是选择有责任心、操作技艺熟练的焊工进行取证培训，其次是在培训过程中加强对焊工的质量意识教育；再是在施工过程中，严格工艺纪律的执行，做到奖优罚劣。
T91P91钢的焊接工艺
分进行;同时,熔渣也不能均匀地覆盖在熔池和焊接区内,而失去应有的保护作用;另外,在冷却时熔渣凝固较早,使溶解在液态金属中的气体不易排出,而使焊缝表面形成麻点、“压铁水”等缺陷,严重时还会产生表面气孔。
(3)3号和4号焊剂的熔化温度和熔化温度区间处于合适的范围内,能够保证焊接具有良好的工艺性能。
焊接性能试验的结果表明,具有合理熔化特性范围的3号配方焊接工艺性能和力学性能最佳。
说明利用烧结焊剂的熔化特性确定配方是可行的。
4 结 论(1)根据烧结焊剂中各组分的性能特点,利用均匀设计的方法设计烧结焊剂的配方数量少,能够极大缩短试验时间,降低研究成本。
(2)利用烧结焊剂的熔化特性对焊接工艺性能的影响规律,可以缩小配方的选择范围,进一步优化配方。
(3)试验成功研制了适用于X70管线钢埋弧自动焊的烧结焊剂。
参考文献1 方开泰.均匀设计与均匀设计表.北京:科学出版社,1994:1～342 张子荣,时 炜.简明焊接材料选用手册.北京:机械工业出版社,2004:377～3803 Davis M L E,Bailey N.Properties of submerged arc fluxes-a foundamental study.Metal C onstruction,1982(3):202～2094 蒋友寰.埋弧焊焊剂的物理性能分析研究.焊接技术,1995(5):28～29(收稿日期 2005 09 14)作者简介: 许昌玲,1967年出生,工程师。
T91/P91钢的焊接工艺广东火电工程总公司焊接工程公司(广州市 510730) 王则灵摘要 主要介绍了T91/P91材料的特点以及其在焊接过程中容易出现的焊缝性能和H AZ性能的劣化问题,分析了T91/P91材料的焊接性,介绍了T91/P91的焊接工艺、热处理工艺以及在实际焊接施工过程中经常遇到的问题以及预防方法。
通过采取合适的预热温度、焊接工艺方法和焊后热处理工艺,可以解决T91/P91焊接过程中易出现的焊缝性能和H AZ性能的劣化问题,保证焊口的质量并使焊缝、熔合区及其热影响区能够获得较好的性能,满足其在火电厂中的高温运行要求。
1高品质特殊钢技术开发T91P91
高品质特殊钢技术开发摘要特殊钢是装备制造的关键材料，其生产和应用代表了一个国家的工业化发展水平。
市场和社会发展需要”高性能、低成本、高精度、易加工、绿色化”等高品质特征的特殊钢产品，因此，需要研发高品质特殊钢的生产和应用技术。
1.高品质特殊钢是发展的必然特殊钢是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，其生产和应用代表了一个国家的工业化发展水平。
特殊钢占钢总量的比重、特殊钢产品结构、特殊钢质量和特殊钢应用等是反映一个国家钢铁工业发展水平的重要标志。
近年来，在我国社会和经济快速发展的带动下，我国特殊钢生产和市场发展迅速，特殊钢生产装备和工艺技术不断提高，特殊钢产量和产品质量持续提高，市场满足程度不断增长。
但是，相比我国快速发展的普通钢行业，我国特殊钢行业技术发展速度慢一些，与国际先进水平的差距也比普通钢行业大。
提高我国特殊钢行业的整体技术水平已经迫在眉睫。
与国际上先进的特殊钢专业化生产线相比，我国特殊钢行业仍然存在一些需要开展工作的方面：1)调整特殊钢产品结构：我国特殊钢产量占钢产量的比例低于工业发达国家。
美国和韩国特殊钢产量占钢产量的10％左右，日本、法国和德国特殊钢产量占钢产量的15~22％，瑞典特殊钢产量占钢产量的45％左右，而我国特殊钢产量仅占钢产量的8％左右。
比例不但低，而且还在不断地下降。
我国特殊钢产量中有一半是优质碳素结构钢，不锈钢、耐热钢、合金结构钢、工模具钢、轴承钢等高端品种仅为50％(而日本达到75％)。
国家建设急需的高端合金钢产品，如超超临界火电机组耐热钢管、核电站用不锈钢、大型飞机用超高强度钢等应该开展研发工作。
2)提高特殊钢生产工艺技术水平：我国特殊钢板带材、管材、棒线材、锻材、线材专业化生产线正在逐步形成，具备了较先进的特殊钢生产装备，但生产工艺技术水平急待提高。
我国目前特殊钢冶炼、连铸、热轧、冷轧、锻造、热处理和应用等技术与工业化国家有差距，如：先进的特殊钢冶炼和精炼工艺技术可以准确地将化学成分控制在较窄的范围内，特殊钢的凝固工艺技术可以保证钢坯(锭)的化学成分和组织的高均匀度，变形工艺技术能够满足钢材精确形状尺寸和组织状态的控制要求，热处理工艺技术可以精确控制钢材和部件的组织和性能。
11 T91 P91 钢介绍解析
时的热强性是T9钢的三倍；在625℃时与TP304H钢相当。 并且，与奥氏体钢焊接接头没有早期失效敏感性。T91钢 的这些特性正适合应用在600~650℃区间替代TP304H、 TP347H等钢种制造大容量锅炉。
2
• 1995年该钢以“10Cr9Mo1VNb”牌号纳入国标GB5310«
高压锅炉用无缝钢管»标准中。
4
• T91钢的室温性能规定了强度的下限值和硬度的 上限值，说明过高的硬度将不利于钢管的加工性 能。 • T91钢是在9Cr-1Mo钢的基础上添加V、Nb、N合 金元素，使形成MC相沉淀强化。大大提高热强性。 9%的Cr含量在提高抗氧化性的同时也通过固溶强
化提高铁素体的强度和硬度，因此，为了把硬度
• 标准
• ASMESA213： • C0.08～0.12 Si 0.20～0.50 Mn 0.30～0.60 S ≤0.010 Cr8.00～9.50 Mo 0.85～1.05 V0.18~0.25 Ni≤0.40 Nb0.06~0.10 N 0.030~0.070 P≤ 0.020 Al≤0.040
13
• P91钢主要用于制作高压锅炉的过热器和
再热器管及火力发电站的主蒸汽管道。由 于这种耐热钢具有较好的热强性能、焊接 性能和工艺性能，以及对应力腐蚀开裂不 敏感和生产成本较低，所以是亚临界压力、 超临界压力火力发电机组和核电机组的理 想用材，并具有广阔的市场前景。
14
• 我国从90年代初开始研制和生产P91钢管，并已将
受压部件的材料。其是在原9Cr-1Mo钢基础上，进一
步优化改进了化学成分，以达到细化晶粒、提高钢管 的持久强度要求，从而形成的新型铁素体型耐热合金 钢。该钢综合力学性能、焊接性能和工艺性能良好。 与奥氏体TP304H相比，具有比奥氏体不锈钢更低的
T91P91钢焊接性能及简介
T91P91钢焊接性能及简介随着电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组不断涌现，对钢管材料的高温蠕变性能和抗应力腐蚀等性：能提出更高要求。
为此，世界主要的工业发达国家进行了大量研究，先后开发出系列新型铁索体型耐热钢，并成功地用于大容量火力发电机组，其中高CT型9Cr1 MoVNbN耐热钢即为T91/P91钢。
T91/P91钢被高参数火力发电机组广泛应用，是因为该钢种的使用性能具有以下优点：①与不锈钢相比，该钢具有低的热膨胀系数和良好的导热性。
②该铡具有较高的室温抗拉强度，δb最高达770MPa，而且塑性也较好。
③该钢的冲击韧度和材料脆性转变温度明显优于同类X20和EMl2钢④该钢具有更高的高温持久强度和许用应力，在550℃高温经过105h运行后的高温持久强度是T22钢的2倍，在540～610℃内的许用应力明显高于T22、TP304H和X20钢。
⑤该钢具有良好的整管弯曲加工性能。
⑥该钢的高温疲劳性能优于T22和TP304H钢，高温抗氧化性能也远高于T22钢。
T91/P91钢的焊接工艺要点电站锅炉过热器和再热器用T91钢管常用规格有ψ54mm和ψ57mm等，壁厚有4mm、8mm和9mm等几种。
大直径主蒸汽P91钢管有ψ457mm×45mm、ψ347mm×46mm等多种规格。
小径管现场施工多为水平对接固定位，要求单面焊双面成形，而且要求反面焊缝不被氧化。
为使接头具有满意的使用性能，早期的焊接工艺主要采用两种方法：一是全氩弧焊(TIG打底 TIG填充)；二是氩弧焊(TIG)打底焊条电弧焊填充。
其焊接工艺要点如下：(1)采用正确的坡口形状和尺寸。
(2)选用合理的焊接材料(TIG焊丝和填充电焊条)。
(3)选用正确的焊接规范(包括焊丝及电焊条牌号和直径、钨极直径、焊接电流、氩气流量、电源极性、焊缝层数及道数等)。
(4)选用正确的工件预热温度、焊缝层间温度。
(5)选用合理的焊后热处理规范(包括升降温速度、回火温度及保温时间等)。
T91-P91钢的发展应用及其焊接性综述
T91/P91钢的发展应用及其焊接性综述- 建筑技术当今火力发电锅炉机组以大容量、高参数、超临界为发展趋势。
为确保机组设备安全、可靠运行,提高生产效率和经济效益,满足高温、高压管道的需要,但热强性高、工艺性好、价格低廉材料的开发则是最关键的问题。
P91钢具有高温持久强度和抗蠕变断裂性能,与T22(10CrMo910)钢相比在相同使用温度和压力的条件下,管壁厚减薄50%;与奥氏体钢相比,膨胀系数较小、热传导性好,热裂纹倾向小,价格也相对便宜,使得P91钢成为高温过热器联箱、主蒸汽管道等高温、高压管道的首选及替代钢种。
无论是使用性能,还是经济性,P91都表现出了它的优越性,其使用量也正在不断增加。
但国内对其焊接工艺还处于研究和完善阶段,其个别性能指标不理想,如常温下的冲击韧性偏低。
因此,研究和开发适合的焊接工艺和焊后热处理工艺,对指导焊工培训和现场焊接需要,具有重要的现实意义和经济价值。
一、T91/P91钢的主要性能T91/P91钢是一种改进的9Cr-1Mo钢,它是在9Cr-1Mo钢的基础上通过添加V、Nb、N等合金元素,采用纯净化、细晶化冶金技术。
以及微合金化和控轧、控冷等工艺。
开发出的新一代中合金耐热马氏体钢。
其常温下屈服强度σs≥415MPa,抗拉强度σb≥585MPa,断面收缩率δ≥20,硬度HB≤250。
T91/P91钢在正火并经730～760℃回火热处理后,金相组织呈典型的马氏体骨架结构,导致M23C6铬碳化物沉淀在马氏体骨架的边缘,并形成MX形的V/Nb碳氮化物。
在较粗的M23C6碳化物及内部较细的沉淀转换成细箔之后,会发现次微粒内较大的错位密度,这种高位错密度的细次晶粒结构是T91/P91具有高温蠕变强度的决定因素。
房娟、周爱军通过对接焊缝、采用氩弧焊+埋焊(GTAW+SAW),经732～766℃,保温时间240min热处理获得σb≥660MPa,焊缝维氏硬度HV10≥183。
二、T91/P91钢的发展背景与研究现状20世纪70年代美国在实验室改进原有的9Crl-1Mo钢,80年代初确定改良型钢为T91/P91钢。
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T91/P91钢的发展应用及其焊接性综述- 建筑技术
当今火力发电锅炉机组以大容量、高参数、超临界为发展趋势。
为确保机组设备安全、可靠运行,提高生产效率和经济效益,满足高温、高压管道的需要,但热强性高、工艺性好、价格低廉材料的开发则是最关键的问题。
P91钢具有高温持久强度和抗蠕变断裂性能,与T22(10CrMo910)钢相比在相同使用温度和压力的条件下,管壁厚减薄50%;与奥氏体钢相比,膨胀系数较小、热传导性好,热裂纹倾向小,价格也相对便宜,使得P91钢成为高温过热器联箱、主蒸汽管道等高温、高压管道的首选及替代钢种。
无论是使用性能,还是经济性,P91都表现出了它的优越性,其使用量也正在不断增加。
但国内对其焊接工艺还处于研究和完善阶段,其个别性能指标不理想,如常温下的冲击韧性偏低。
因此,研究和开发适合的焊接工艺和焊后热处理工艺,对指导焊工培训和现场焊接需要,具有重要的现实意义和经济价值。
一、T91/P91钢的主要性能
T91/P91钢是一种改进的9Cr-1Mo钢,它是在9Cr-1Mo钢的基础上通过添加V、Nb、N等合金元素,采用纯净化、细晶化冶金技术。
以及微合金化和控轧、控冷等工艺。
开发出的新一代中合金耐热马氏体钢。
其常温下屈服强度σs≥415MPa,抗拉强度σb≥585MPa,断面收缩率δ≥20,硬度HB≤250。
T91/P91钢在正火并经730～760℃回火热处理后,金相组织呈典型的马氏体骨架结构,导致M23C6铬碳化物沉淀在马氏体骨架的边缘,并形成MX形的V/Nb碳氮化物。
在较粗的M23C6碳化物及内部较细的沉淀转换成细箔之后,会发现次微粒内较大的错
位密度,这种高位错密度的细次晶粒结构是T91/P91具有高温蠕变强度的决定因素。
房娟、周爱军通过对接焊缝、采用氩弧焊+埋焊(GTAW+SAW),经732～766℃,保温时间240min热处理获得σb≥660MPa,焊缝维氏硬度HV10≥183。
二、T91/P91钢的发展背景与研究现状
20世纪70年代美国在实验室改进原有的9Crl-1Mo钢,80年代初确定改良型钢为T91/P91钢。
接着1983年T91/P91钢获美国ASME 认可,80年代末德国从F12钢转向使用T91/P91钢,90年代初日本大力推广T91/P91钢。
目前世界主要生产锅炉管和大直径厚壁管的钢厂,均已完成了T91/P91钢工业化生产研究。
其中日本、德国、法国等国家的钢厂已向全世界供应T91/P91钢管。
到目前为止,国外进口的焊接材料主要品牌有:英国曼切特、日本神钢、美国阿克斯、瑞典伊萨、美国华盛顿、法国沙福等。
八十年代后期,我国也开始对P91的生产及焊接进行了初步的研究,并且取得一定进展,但与国外生产厂家相比还有一定的距离。
经过20年多年对T91/P91钢的研究和开发,证明工作温度在550℃～650℃时,仍具有较好的综合性能,所以,在相等内径情况下,可显著减少钢管壁厚和重量。
在550℃、25MPa压力下钢管壁厚及重量减少更为优良。
由于壁厚及重量的减少,无论是钢管的支撑部件、装备总重量还是装备所占用的空间都大为减少,具有良好的经济性,因此,T91/P91钢在火力发电机组工件使用中具有非常宽广的应用前景。
目前,国内对T91/P91的研究主要集中在焊接工艺、焊接接头冲
击韧性、焊接脆性、焊后热处理和焊接热影响区等方面。
1.T91/P91钢的焊接性
(1)裂纹倾向
在实际生产中,焊接过程中产生的裂纹是焊件安全工作过程中最大的隐患。
P91钢具有较高的高温蠕变断裂强度,低的热膨胀性,良好的导热性,较好的加工性和抗氧化性能。
但是P91钢是中高合金,合金元素总含量大于13%,导致Ms点升高,使焊缝组织即使在空冷条件下也会得到马氏体,这说明该钢材的淬硬倾向大,冷裂纹敏感性强。
当P91钢在不预热条件下进行焊接时,不论用手工电弧焊或钨极氩弧焊在焊接接头的表面或内部,产生裂纹的机率是100%,可以说P91具有较大的冷裂纹倾向。
冷裂纹产生的因素有三个:一是P91钢属于空冷马氏体钢,在组织上有敏感性;二是在焊后的马氏体转变中,氢以过饱和状态残留在马氏体中,促使该区域进一步脆化;三是由于焊后的马氏体相变,使接头处的组织应力增大。
这三个因素的共同作用,使P91钢对冷裂纹较为敏感。
因此,P91钢焊接时应采取相应的措施以减少焊接冷裂纹。
但P91焊件具有较小的截面尺寸,有效地降低了焊件壁厚,减少了材料用量,同时相对高的热传导性与低的热膨胀率,减小了热裂纹倾向。
(2)减小裂纹产生措施
目前,国内T91/P91钢的焊接一般采用全氩弧焊(针对T91)或氩弧焊打底手工电弧焊盖面,因此进口焊接材料主要是手工电焊条以及TIG氩弧焊丝。
一般的讲合金过渡方式能有效地减少焊接裂纹倾向,
手工电弧焊用焊条使焊缝金属合金化有药皮过渡和焊芯过渡两种方式。
目前,从国内进口的焊条来看,多采用药皮过渡,这种过渡方式存在合金过渡损失和焊缝脱渣困难两方面的问题,但这种将主要合金设计于药皮的焊条的最大优点是制造成本低廉,因此,在实际生产中仍在大量使用。
采用钢芯过渡合金导致制造成本较高,但可以保证焊缝成分的均匀、可靠,减少合金元素的损失,更重要的是焊条的焊接工艺性能好。
还有一个方面就是焊接实验过程中,焊接工艺的实验过程与现场实施存在的不同,因此应严格按有关标准制定焊接工艺,并确保工艺不折不扣地在现场实施。
(3)预热与焊后热处理
当预热温度提高到200℃～300℃时,就可避免冷裂纹的产生。
但不能超过300℃,防止焊缝组织烧损和焊接缺陷的产生;焊后应及时进行高温回火热处理,防止产生冷裂纹。
赵立通过实验研究了P91焊接过程中产生焊接弧坑的原因以及控制弧坑产生的过程,认为选用工艺性能好的焊材,控制焊缝成形,注意层间清理,打磨焊缝的收弧弧坑,均是避免P91层间焊接裂纹产生的有效手段。
2.焊缝的冲击韧性与焊后处理
T91/P91马氏体钢的焊接技术,最近几年才在有关单位进行较深入的试验研究,在实际工程中P91钢厚壁管焊接接头存在常温冲击韧性低和冲击韧性分散度大的问题。
例如:P91钢厚壁管母材的冲击韧性一般能达到180J以上,而焊接接头的冲击韧性有时只有5J,远远低于母材,但经过焊后回火热处理焊
接接头的冲击韧性可以得到改善。
一些实验证明T91钢焊后热处理对焊缝及母材组织性能的影响,结果表明,在740～780℃之间回火,焊缝硬度为264～237HV,回火马氏体板条特征明显,可以获得优良的焊接接头性能;回火温度超过780℃,焊缝板条马氏体特征消失,母材回火索氏体中碳化物产生偏聚,硬度、塑性明显降低。
贺振宇通过稳定焊接及热处理电源,采用小参数多层多道焊保证晶粒细化,控制升降温速度及道间温度并延长热处理保温时间可保证焊缝冲击韧性。
三、结语
总的来说,国内对T91/P91钢焊接材料的研究和应用还处于由引进和消化吸收国外技术和产品向自主开发研制的过渡阶段,与工业发达国家相比,在产品质量的稳定性、产品的种类等方面尚存在很大的差距;焊接材料的生产和应用的规范化、标准化也有待加强;T91/P91异种钢焊接专用材料及相应的焊接工艺是电力生产中急需解决的现实课题;同时,随着以T91/P91钢为基础成分的新的改良钢种的进入市场,相应的焊接材料的开发和焊接工艺的研究是必不可少的。
从现实国情出发,我们只能认真分析国外已开发的新材料的性能与成本,对使用材料进行复核试验,掌握其工艺及使用性能,通过进口钢材在锅炉上的使用,形成我国锅炉用钢系列,形成一定的标准,并促进冶金工业将先进的锅炉耐热钢国产化,以实际的工程施工需要为前提,满足我国电力行业现行标准规定。