P91+P22鋼焊接及热处理工艺.docx

P91钢与P22钢焊接及热处理工艺摘要：现场施工中碰到了SA335-P91、SA335-P22两种不同合金成分的异种钢焊接，焊缝金属组织容易发生马氏体转变，产生脆性组织，造成焊缝冷裂，且由于碳迁移造成接头强度低。通过对SA335-P91及SA335-P22材料的焊接性能分析，提出解决存在问题的施工工艺措施，确定可行的焊接及热处理工艺。关键词：P91 P22 异种钢 焊接及热处理前言在锅炉机组安装中，主蒸汽出口总管因图纸设计更改，其中两个三通管件的材料采用了SA335-P91钢。其余预制管道材质为SA335-P22钢。这两种钢材化学成分差异大，焊接控制不好则容易产生焊缝冷裂纹和焊接接头机械强度低。为了保证安装的焊接工程质量，需制定合理的焊接及热处理工艺指导现场施工。材料简介SA335-P22钢属于珠光体耐热钢，马氏体开始转变温度为430℃～450℃，焊接性能好，具有较高的热强性、热稳定性、抗腐蚀性及良好的塑性。SA335-P91钢为马氏体高合金耐热钢材，其最高使用温度650℃，高温性能更好。两种钢材的化学成分和机械性能见表1，表2.表1 P91与P22钢的化学成分 %钢号ω（C）ω（Si）ω（Mn）ω（Cr）ω（Mo）ω（V）ω（Ni）ω（Nb）ω（N）SA335-P91SA335-P220.08～0.12≤0.150.05～0.20≤0.500.30～0.600.30～0.608.00～9.501.90～2.600.850.87～1.130.18—≤0.40—0.06～0.10—0.03～0.07—表2 P91与P22钢的机械性能钢号最小屈服强度σb/MPa最小抗拉强度σs/MPa最小纵向延伸率δ/%最大硬度/HBSA335-P91SA335-P224152055854152030250163焊接性能焊后冷裂倾向高合金钢中，Cr、Mo、V等合金元素使C曲线强烈右移，增加钢的淬透性，在焊后冷却过程中，焊缝及其热影响区过热区易产生马氏体转变，生成的马氏体脆性组织使焊缝及热影响区的冷裂倾向大，焊缝产生冷裂纹。碳迁移形成低强脆性接头由于是高合金与低合金相连接，焊缝两侧合金元素成分差异大，在焊缝熔合区两侧易产生增碳和脱碳现象，高合金侧增碳产生粗大碳化物，低合金侧脱碳形成较宽低强度F带，由此焊后焊接接头强度低，且脆性大。热影响区软化在焊接过程中，母材被加热到Ac1附近的回火区内出现极不均匀的从马氏体到奥氏体的分解产物、聚合碳化物和大量的铁素体，接近钢的退火状态，称为软化区。该区在长期高温载荷作用下，持久强度和塑性大幅度下降，其软化层厚度与在Ac1附近停留的时间成正比。要解决不同合金焊接产生的以上问题，焊接时就要采取焊前预热措施，焊接过程中控制层间温度，以降低和减小焊接热应力和焊后残余应力，避免在焊接过程中发生马氏体转变，防止产生淬硬组织，降低焊缝的冷裂倾向，防止冷裂纹产生。焊接完成后要及时进行焊后热处理，消除焊接残余应力，并使焊缝组织转变成具有良好机械性能的珠光体组织，提高焊接接头强度。焊接及热处理工艺焊接施工中我们选用的焊接材料为：打底采用焊丝为ER90S-B9，焊丝直径为Φ2.5，焊条选用E9015-B9，焊条直径为Φ3.2/Φ4.0。为防止在焊接中热影响区过热组织脆化，焊接工程中采用较小的焊接线能量（焊缝每层厚度不大于所用焊条直径+0.5mm），要严格控制焊接工艺参数和焊接热处理参数，层间温度应控制在350℃以下。焊接工艺参数如下表3所示。焊层/焊道焊接方法填充材料焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度(cm/min)牌号直径极性电流1-2/1钨极氩弧焊ER90S-B9Ф2.5直流正接90～11010~126~93/2手工电弧焊E9015-B9Ф3.2直流反接90~11020~237~94/2手工电弧焊E9015-B9Ф3.2直流反接130~15022~287~95/3手工电弧焊E9015-B9Ф4.0直流反接130~15022~269~126/4手工电弧焊E9015-B9Ф4.0直流反接130~15022~269~127/5手工电弧焊E9015-B9Ф4.0直流反接130~15022~289~128/5手工电弧焊E9015-B9Ф4.0直流反接130~15022~269~129/6手工电弧焊E9015-B9Ф4.0直流反接130~15022~269~1210/6手工电弧焊E9015-B9Ф4.0直流反接130~15022~289~1211/7手工电弧焊E9015-B9Ф4.0直流反接130~15022~269~1212/9手工电弧焊E9015-B9Ф3.2直流反接90~11020~237~9/焊接过程中，管道内部进行充氩保护，防止高温下合金元素的烧损。为减少焊接