高合金钢材焊接热处理工艺及特点.docVIP

PAGE PAGE 1 高合金钢材焊接热处理工艺及特点 　　摘要：马氏体高合金耐热钢P92钢以其良好的高温热强性和抗氧化性能，在超超临界发电机组的高温、高压管道上得以广泛应用。P92钢应用过程中的主要问题是焊接冷裂纹及焊缝的韧性低。研究发现通过采取合理的焊接及热处理工艺，并经冲击、拉伸和硬度试验检测其焊接性能，结果表明，P92钢焊接接头可以获得良好的韧性和强度。本文主要介绍了P92钢的焊接工艺，研究了其热处理工艺及特点，为P92钢的焊接工艺制定提供依据。 　　关键词：P92钢　焊接工艺　裂纹 　　为了提高机组的运行效率，火电机组运行参数（蒸汽、压力）和机组容量在不断增加，从而对耐热钢提出了更为苛刻的要求。新型铁素体耐热钢T/P92钢的开发应用，正是超临界百万千瓦级别发电机组的关键技术之一。 　　P92钢是在积累大量P91钢长期运行数据的基础上，又在对P91钢继续研究下提出的新一代热强钢，其主要特点是添加了钨元素，降低钼等降低钢高温稳定性的元素含量，使其高温稳定性得以大幅提高。由P92钢CCT曲线可以看出，T/P92钢在较宽冷却速度范围内都会发生马氏体转变，在焊接过程会出现冷裂纹及脆化现象。为降低裂纹倾向，改善焊缝组织及性能，必须采取合理的焊接及热处理工艺，保证焊缝马氏体得到充分回火，使P92钢焊缝热处理后为单一的回火马氏体组织。为适应我国火电建设需要，提高P92钢焊接技术水平，因此，掌握其焊接工艺特点和热处理方法势在必行。 　　一、可焊性分析 　　1.焊缝韧性低 　　P92钢焊接时熔敷金属中的Nb、V等微合金化合元素仍会大部分固溶在金属中，固溶强化降低了焊缝韧性，且W的存在更加剧了焊缝韧性的降低。另外，如果焊接线能量输入过大，熔池高温停留时间较长，过热金属晶粒会严重长大，直接影响焊缝抗冲击承载能力。 　　2.焊接冷裂纹 　　虽然T/P92钢的C、S、P等元素质量含量低，且具有晶粒细、韧性高的特点，焊接冷裂纹倾向大为降低，但仍还有一定倾向，应严格控制预热温度，焊后及时热处理。 　　二、P92钢焊接工艺 　　1.焊接方法 　　P92小管焊口采用全氩弧焊GTAW；P92大管焊口采用氩弧焊打底/手工电弧焊盖面。 　　2.焊接材料 　　焊丝选用ThermanitMTS616－ER90S-G，φ2.4；焊条ALCROMOCORD92，φ2.5、φ3.2。 　　3.焊接工艺参数 　　焊接参数垂直固定时偏上限选取，水平固定焊及小径管偏下限选取。大径管氩弧焊打底至少2层，φ2.5mm焊条焊2层，然后使用φ3.2mm焊条。 　　4.温度控制 　　小口径焊口选用便携式远红外测温仪，大中径厚壁采用电脑控温。测温方法：预热温度在坡口内测量，层间温度在起焊点前50mm处测量。 　　5.焊前预热 　　5.1预热方法 　　P92小管焊口采用火焰预热，火焰距离焊口10mm以上，喷嘴移动均匀，不得长时间在同一位置停留，防止氧化或对母材增碳，加热宽度每侧不小于100mm；P92焊口采用电加热预热，每侧加热宽度为母材壁厚的3倍，且不小于100mm。在温度记录仪显示到达预热温度后，应保持该温度30min后方可开始焊接，以保证预热温度的匀透性，减小温度梯度。 　　5.2预热温度和层间温度 　　焊接过程中可以将温度降至200℃左右，这样有利于层间温度的控制。 　　5.3升降温速度 　　大中径厚壁管道升降温速度按6250/δ计算，满足升温速度80～150℃/h，降温速度≤150℃/h。 　　5.4P92焊口应尽量一次性连续焊完 　　如果特殊情况一次焊接未能完成，而夜间未安排施工，可将层间温度控制在80～100℃，第二天热处理人员提前再将温度升到预热温度；或在当天焊接结束后，将温度降到80～100℃，恒温2h后，再将温度升到预热温度，尽量保证马氏体转变过程。 　　6.背部充氩 　　对口前，在管内距坡口中心两侧各200～300mm处用可溶纸封堵做成密封气室，对口后，在坡口处间隙处用保温棉进行封堵，然后向管内充氩排尽气室内空气。焊接时拨开一段焊接一段，最后打底焊接收口时，注意调节控制好氩气流量大小，确保打底焊接质量。开始充氩气流量可为10～20L/min，施焊过程中应保持在8～10L/min。 　　7.直径194mm以上的P92焊口采用两人对称焊，打底时相互配合，一名焊工施焊，另一名焊工用手电筒观察焊缝背面的透度情况，发现问题及时处理。 　　8.T/P92钢对线性能量输入十分敏感，需严格控制焊接温度 　　电弧焊最大焊条选φ3.2mm，焊层厚不大于焊条直径，焊道宽度不大于焊条直径的4倍；要选择合适的预热温度，若温度过高，焊接时焊缝温度会提升非常快，若过低，将会影响打底焊质量，甚至于出现裂纹缺陷。 　　9.焊后热处理 　　9.1采用远红外电加热高温回火工艺，热电偶采用电溶放电