P91焊接技术要点详解

SA335-P91钢管工地安装焊接工艺控制

发布时间: 2009-3-16 阅读次数: 1629 次发布人: 中华焊工

SA335-P91钢管工地安装焊接工艺控制

张杰

（安徽电力建设第二工程公司，安徽淮南 232007）

摘要：通过对SA335-P91钢焊接性的分析，根据焊接工艺评定、T91/P91焊接工艺导则及相关资料，采取优选工艺参数，并结合火电安装的实际施工条件，为现场安装焊接施工的各个工序提供了依据，保证了最终获得合格的焊接接头。关键词：SA335-P91钢；工地焊接；热处理；力学性能。

作者简介：张杰，男，1963年10月出生，江苏如皋人，安徽电力建设第二工程公司凤台项目部焊接专工，焊接高级技师，从事火电建设焊接专业技术质量管理工作。

0．前言

近年来我公司承担安装的超临界机组工程有上海外高桥900MW机组一台、安徽境内600MW机组十台、福建福清电厂600MW机组二台；现在的超临界机组的主蒸汽管道、再热热段管道、高温过热器、后屏过热器等部件的集汽集箱的连络管、汇集集箱等均采用了SA335-P91材料。通过几年来的施工实践及学习先进的技术资料，对SA335-P91材料的现场安装焊接工艺要求有了进一步的理

解，感到有必要对施工安装焊接中过程控制要点进行探讨，形成一个SA335-P91钢现场安装焊接的工艺控制制度，以指导现场的SA335-P91材料的焊接，确保安装施工中的焊接质量。

1．概述

SA335-P91钢具有良好的高温蠕变断裂强度和抗氧化耐腐蚀性。该钢是在9Cr-1Mo的基础上，适当地降低了C、S、P含量，添加微量的V、Nb、N元素，并严格调整了Si、Ni、Al元素的添加量，得到的一种改进型9Cr-1Mo钢。其化学成分和常温力学性能见表1、表2。

表1。 P91钢的化学成分（Wt%）

表2。P91钢的常温力学性能

SA335-P91钢是低碳马氏体钢，允许在马氏体组织区焊接，预热温度和层间温度可以大大降低，其斜Y止裂预热温度是100~150℃，由于

SA335-P91材料碳元素含量低，从而降低了硬度，降低了冷裂纹和应力腐蚀裂纹的敏感性，是比较容易焊接的一种材料；但在焊接过程中的工艺控制如不严格执行相关要求，其焊接接头的冲击韧性将会远远低于焊规要求的47J；现场安装焊接施工中应着重加强施焊人员及基层管理人员质量意识的提高，在施工中既要重

视焊工的技艺，也要重视焊接工艺；焊工的技艺好，可以保证不出超标缺陷，可以得到射线检验的Ⅰ级片子；焊接工艺正确才能保证接头的性能，无损检验合格但工艺不对，金相组织不合格，可能短时间反映不出来，但在运行中出事故，造成的危害更大。纠正只要焊接接头无损检验合格质量就是合格了的概念，严格执行工艺规程保证焊接质量。

2．焊接工艺特点

2.1对焊接材料的选择要求比较高

相关资料表明，使用与母材相同成份范围的焊材而要满足最低冲击强度是不可能的，Ni、Mn元素含量超过母材规定的上限会显著提高接头的韧性，但由于它们对Ac1温度的影响所以必须考虑限制其含量，焊材的Ni、Mn元素含量之和应在1.5%以下。

2.2对层间温度、焊接热输入量的控制要求比较高

为了获得满意的冲击韧性，层间温度应小于300℃，由于SA335-P91钢的导热系数比较小，焊接热量比较集中，如层间温度达到300~350℃，冲击韧性会大大降低，必须采用低的焊接输入热量的焊接工艺施焊，才能控制层间温度小于300℃，对于壁厚大于80mm的厚壁接头，应该适当采取冷却措施。

2.3焊件焊后必须冷却到马氏体终止转变温度以下

焊接接头在热处理之前冷却到马氏体终止转变温度以下是非常重要的，这样可以通过随后的热处理使全部的马氏体得到回火；SA355-P91熔敷金属马氏体终止转变温度为120℃，所以要求焊后至少冷却到100℃，保温一定时间然后才能进行焊后热处理。

2.4焊后去氢处理

当壁厚大于70mm时焊接工艺要求做根层探伤检验，即在焊缝厚度到25mm左右时停止焊接进行RT检验，为了避免氢致冷裂纹，应在焊件冷却到室温之前进行去氢处理，即在焊后直接加热到300~350℃保温2~3小时覆盖保温材料缓冷。

综合焊接工艺评定（APCC-WGQ-PQR-012、5-033-005A）及相关资料，SA335-P91材料施工现场安装焊接的焊接热循环控制曲线如下（图1）：

图1焊接热循环控制曲线

3．施工过程中的控制点

由于P91材料焊接工艺特性的要求，QC1对其焊接的整个过程进行旁站控制是很有必要的，在对口、预热、点固焊、GTAW封底焊接、SMAW焊接、层间温度、层间厚度、根层探伤、外观检查、最终热处理、无损检验等十二道工序进行控制，是对既定工艺落实的关键措施，在安装施工过程中应特别注意以下环节的控制：

3.1对口准备

3.1.1型式为双V型，参考图如下（图2）：

图2。坡口图

3.1.2对口前应将坡口面及内外侧各15-20mm范围内用角向砂轮机或电磨头进行打磨清理，除去油漆、氧化物等至露出金属光泽。

3.1.3坡口钝边不宜过厚，正常情况不宜超过1.5mm，由于材料合金含量高，熔池流动性差,钝边过厚易造成根部未熔合。

3.1.4控制好对口间隙，间隙最好控制在3~4mm之间，间隙过小易造成未焊透或间断性根部未熔合，间隙过大使操作困难并使根部高低不平。

3.2对口点固

3.2.1对口点固采用3-4个与管件材质相同或相近材质的定位块进行点固，点固前应对点固区域进行局部预热100~150℃，可用火焰进行加热，见下图（图3）：

图3。点固示意图

3.2.2对口点固结束，应对对口间隙、平直度等进行检查，符合要求后进行预热和钨极氩弧焊封底焊接。

3.2.3钨极氩弧焊封底结束后，电焊填充至少10mm以上，用磨光机磨掉定位块，并打磨点固焊缝处，可用放大镜对该处进行检查，以确认母材是否有裂纹等缺陷。

3.3充氩保护

由于SA335-P91为高铬合金钢，焊接时根部焊缝易氧化，因此在对口前必须做好根部充氩保护的措施。在坡口两侧约300mm的位置封堵，形成气室，封堵物用一铁丝系牢，焊接结束后，从管道开口端取出；可采用如图4方法加工堵板，岩棉尺寸略大于管道内径；焊缝坡口内用岩棉撕成条状封堵，以减少氩气