P91焊接技术要点要点
P91管道焊接
P91`钢管道安装焊接工艺1、概述9Cr—1Mo（SA335—P91 SA213—T91）钢是美国于七十年代末八十年代初开发的新型马氏体耐热钢，以其热膨胀系数，弹性模量、蠕变性能以及抗氧化性等多方面的优胜在许多国家的电站的主蒸汽管道中得以广泛的应用。
在我国，P91钢的应用已经开始，电力规划总院在将P91钢与国内普遍采用的主蒸汽管道用钢进行经济技术比较后，于1996年提出了在我国推荐使用P91钢的建议。
因此，在大型火力发电机组中采用P91钢已成为一种必然的趋势。
SA335—P91钢的化学成分如下表C Mo P≤ S≤ Si Cr0.08—0.12 0.30—0.60 0.020 0.010 0.20—0.50 8.00—9.50Mo V N Ni≤ Al≤ Nb0.85—1.05 0.18—0.25 0.03—0.07 0.40 0.04 0.06—0.10P91钢在我国公司属于首次使用，其焊接工艺评定工作及焊接、热处理的特点需要在施工过程中摸索，而且管道对口安装顺序对焊接质量也起着关键作用，为保证P91钢管道的焊接工艺和焊接质量达到要求，首先必须制订出P91钢安装、焊接工艺要求，做为指导焊接工艺评定及现场安装、焊接施工的依据，在现场施工过程中严格执行工艺要求。
2、施工顺序2.1P91钢管道就位，打磨坡口，坡口采用双V型。
2.2装入充氩装置。
2.3对口装配。
2.4焊口预热。
2.5温度控制，采用自动温度记录仪进行测控和记录。
2.6焊接。
2.7焊缝整体焊接完毕后，在热处理前必须进行后热处理，以加速焊缝金属中扩散氢的逸出。
2.8后热处理完毕，待焊口温度降低至一定温度或室温后，应立即开始热处理。
2.9热处理完毕后进行无损探伤，探伤合格后进行表面磁粉探伤、金相及硬度抽检。
由于P91钢对预热要求的特殊性，搞好过程控制，尽量不进行中间探伤。
2.10检验合格后，撤出充氩装置，进行下一道焊口的施工程序。
若检验不合格，打磨去除缺陷后重新进行预热、焊接及热处理工作。
P91工艺措施
目录一、施工准备 (1)二、焊接施工工艺 (2)三、P91钢焊接应注意的事项 (4)四、焊接质量检查及验收 (4)SA-335P91钢厚度≥70mm焊口焊接补充工艺《T/P91工艺导则》规定壁厚≥70mm的P91管子焊口，焊至20～25mm时应停止焊接,立即进行后热处理，待RT检验确认合格后再按作业指导书规定程序施焊完毕，其目的是保证根部焊接质量，出现焊接缺陷时便于消缺处理，依据以往工程实践及实验数据表明，后热处理易产生后热裂纹，所以当焊缝厚度达到20～25mm时，宜进行焊后热处理，但工程实际中，对焊到20～25mm的根部焊缝进行热处理，无法保证回火温度（760℃±10）的实现，对焊缝质量将产生不良影响，故对SA-335P91管子厚度≥70mm时采用连续施焊完再进行检验的工艺是适宜的，特制定以下焊接工艺：一、施工准备1、焊接材料的准备1.1、焊接材料选用：焊丝MTS-3、焊条Chromo 9V。
1.2、焊接材料应存放在干燥、通风良好、温度大于5℃且相对空气湿度小于60%库房内。
1.3、焊接材料需有生产厂家提供的质量合格证。
1.4、焊条规格可选用φ3.2mm、φ4.0mm。
1.5、焊丝在使用前应将其表面的水分、铁锈、油污等清理干净，并露出金属光泽。
1.6、焊条使用前应按其说明书要求进行烘焙，重复烘焙不得超过两次。
烘焙后的焊条使用时，应装入温度保持在80～110℃的专用保温筒内，保温筒应插上电源，随用随取。
2、钢材化学成分与焊材化学成分对照表钢材化学成分表焊材化学成分表3、材料机具的准备3.1、氩气纯度应不低于99.95%。
3.2、氩弧焊用的钨极应选用符合GB4191规定的铈钨电极，直径为φ2.5mm。
3.3、焊工应配备扁铲、榔头、保温筒、焊条筒、小手电及钢丝刷等工器具，还应配备电磨头、小锉刀等。
3.4、氩气表应选用气压稳定、调节灵活的表计；输送氩气的管线应质地柔软、耐磨且无漏气现象。
4、施工现场的准备4.1、电焊机应采用集装箱集中布置,并保证提供充足的动力电源。
T91(P91)钢焊接工艺导则
T9l ／P9l 钢焊接工艺导则关于颁发《T9l／P91 钢焊接工艺导则》的通知电源质[2002]100号各省（市、区）电力公司：P91 钢，国内近几年来引进机组主蒸汽管道及再热热段管道普遍采用了300MW 及以上机组也普遍开始采用了这种钢材。
为了指导施工，保证火力发电设备安装、检修的焊接工程质量，我部以国家电力公司原火电建设部颁发的T91/ P91钢焊接工艺暂行规定为版本，结合近年来的实践经验进行了修订，定名为T91 ／P91 钢焊接工艺导则》。
现予以颁发，请各单位遵照执行。
附件：T91 / P91钢焊接工艺导则国家电力公司电源建设部OO 二年十月三十日1 、制订依据本导则是根据电力工业焊接有关规程、规范、技术条件和相关资料，以国家电力公司火电建设部制订的“ T91／P91 钢管焊接工艺暂行规定”为版本，结合近年来积累的实践经验进行修订。
2、适用范围2．1 本导则适用于火力发电设备，以T91 ／P91 钢管及与其它钢种相连接的各类焊接接头的制作、安装、检修工程的焊接工作。
2．2 适用于手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊的焊接方法。
3．总则3. 1 T91 /P91钢的焊接工艺评定，应遵守SD340—89《火力发电厂焊接工艺评定规程》的规定，并以工艺评定为基础确定焊接工艺，编制作业批导书。
3. 2 焊接T91 /P91钢焊工技术能力的验证，应按DL/T679—1999《焊工技术考核规程》的规定考核，取得合格证书后，方可参加焊接工作。
3. 3 焊接接头质量检验应遵照DL /T820—2002和DL /T821 —2002两本检验规程的规定进行，其质量标准应符合DL5007—92规定。
3. 4对国外引进设备的T91 /P91钢焊接工作，应按合同规定进行，如无规定时，其焊接工艺评定、焊工技术考核、焊接工程的技术规定和焊接质量检验等均应执行电力工业焊接相关规程和本导则规定。
3．5 焊接T91／P91 钢的场所其环境温度和条件以及防护设施应符合DL5007—92 的规定。
P91P92钢焊接材料与焊接工艺技术
P91/P92钢焊接材料与焊接工艺中国电力科学研究院徐德录2010年6月提纲1P91/P92钢的研究和发展概况2P91/P92钢焊接材料的技术标准3P91/P92钢焊接工艺参数的选择与焊缝金属的成分及相变特点4焊缝金属的高温蠕变性能以及对蠕变试验数据的正确分析5P91/P92钢焊接材料的应用6国产KJ92焊条焊缝金属的组织性能7结语提纲1P91/P92钢的研究和发展概况2P91/P92钢焊接材料的技术标准3P91/P92钢焊接工艺参数的选择与焊缝金属的成分及相变特点4焊缝金属的高温蠕变性能以及对蠕变试验数据的正确分析5P91/P92钢焊接材料的应用6国产KJ92焊条焊缝金属的组织性能7结语1P91/P92钢的研究和发展概况二十世纪五十年代：低合金铁素体钢（21/4Cr-1Mo）和奥氏体不锈钢(TP304、TP347等)。
五十年代末：比利时的liege冶金研究中心第一次详细说明了“超级9%Cr”钢，当时确定的化学成份是9Cr-2Mo，并有Nb和V的添加剂，材料牌号为EM12。
1964年，法国电力公司（EDF）批准温度高达620℃的过热器和再热器可以使用EM12。
六十年代末，德国研究开发了12%铬钢X20CrMoV121（X20钢）。
1P91/P92钢的研究和发展概况1974年，美国橡树岭国家实验室（ORNL）开始研究改进的9Cr-1Mo钢种，并进行了性能试验。
1980-1984年美国、英国、加拿大等国家先后在过热器、再热器上用T91代替TP321、TP347和TP304等不锈钢材料。
1982年橡树岭国家实验室进行了T91/P91、EM12和X20三种材料的比较研究。
1983年，美国ASME和ASTM先后批准将改进的9Cr-1Mo钢分别载于SA213和A213标准。
1987年法国瓦鲁海克工业公司强调要从EM12转为使用T91/P91钢材。
1P91/P92钢的研究和发展概况八十年代末，在关系到T91/P91钢的生产与应用的实际问题方面，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了焊接材料。
乙烯裂解炉对流段P91炉管焊接工艺及应用
乙烯裂解炉对流段P91炉管焊接工艺及应用近几年来，笔者亲身参与了国内多套乙烯裂解炉对流炉管的焊接任务，其中某一套乙烯裂解炉对流段，有一组炉管采用了P91材料，规格：φ73×9.53mm，单组盘管焊口共216道。
因为质量要求高，焊接难度大，操作空间狭小，所以这组炉管是整套乙烯裂解炉管焊接的难点。
P91是9Cr-1Mo钢的一种改进型钢种，属于马氏体耐热钢，具有良好的抗高温氧化性，较高的高温强度和优良的耐腐蚀性能。
在国内的石化装置上，P91管材逐步取代TP304不锈钢及12CrMoV钢等管材，作为奥氏体耐热钢的换代材料，广泛用于高温领域。
一、材料焊接性分析1、热裂性。
热裂纹产生的主要原因是焊缝中低熔点硫、磷共晶物和低熔点的金属共晶物在晶界区的析出形成液态膜残留下来，受到焊接收缩应力的作用而发生的。
从P91的化学成分来看，虽然其杂质元素S和P的含量较低，但应考虑因合金倾向元素的偏析和焊材成分可能带来的不利影响，同时，管壁较厚引起拘束度的增大，从而可能使其产生一定的热裂倾向。
2、冷裂性。
P91钢的Cr、Mo等合金元素的含量较高，因此它的淬硬性较大，冷裂倾向也大，焊缝的金相组织为马氏体，这种组织容易导致产生冷裂纹。
焊接P91钢时，由于焊缝区扩散氢与焊接残余应力的共同作用，焊缝金属和热影响区都极容易产生冷裂纹，而且裂纹表现出氢致延迟裂纹的形式，可在焊后几小时甚至数天产生。
3、再热裂纹倾向。
再热裂纹的倾向与钢中碳化物形成元素的特性及其含量有关，它一般产生于焊接热影响区的粗晶区，与焊接热规范及由此引起的焊接应力有一定的关系。
按碳化物形成元素影响的强弱顺序为V，Nb，Ti，Mo，而Cr的影响较为特殊，当Cr含量<1%时，随着Cr含量的增加，再热裂纹倾向加大；当Cr含量>1%时，随着Cr含量的增加，再热裂纹倾向反而减小。
即使这样，P91钢还是存在一定的再热裂纹倾向。
因此，除了控制焊缝的合金成分在合适的范围内之外，尚应确定合适的焊接规范和焊后热处理规范，同时应尽量缩短在再热裂纹敏感区间的时间。
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。
p91焊接方法
p91焊接方法
P91是一种高温高压下使用的铬钼钢，常用于制造化工、电力和核工业等行业的管道和设备。
P91焊接方法主要有以下几种：
1. TIG（Tungsten Inert Gas）氩弧焊：可实现高质量的焊缝，但需要采用惰性气体保护，并且对人员的操作技术要求较高。
2. MIG（Metal Inert Gas）气体保护焊：适用于对焊缝质量要求不是很高的场合，能够提高焊接速度和效率。
3. SAW（Submerged Arc Welding）埋弧焊：采用粉末状焊剂进行保护，可以在低速高功率下快速完成焊接任务，但需要注意控制焊接热输入和预热量。
4. SMAW（Shielded Metal Arc Welding）手工电弧焊：适用于小型部件的焊接，需要在焊接前对焊缝进行清理和处理，焊接速度较慢。
总之，选择哪种P91焊接方法需根据具体情况而定，包括焊接要求、材料厚度、生产数量等因素，同时还需考虑人员安全和环境保护等方面的问题。
对于高温高压的设备和管道来说，焊接质量和安全性都是非常重要的，需要进行严格的规范和管理，以确保设备和人员的安全。
P91钢焊接经验
P91钢焊接经验介绍一、工程概况及特点1、工程概况山东聊城电厂一期工程建设2×600MW燃煤发电机组，位于聊城市西稍偏北，距市中心约14公里。
本工程的建设与经营采用中外合作方式，业主为山东中华发电公司（SZPC），设计分包给山东电力咨询院，主体工程施工分包为山东电建二公司。
本工程锅炉为英国三井巴布可公司生产的2027t/h,，亚临界参数，W火焰燃烧无烟煤，自然循环汽包炉，其主要参数为：过热器出口蒸汽压力17.3Mpa，过热器出口温度为541℃。
汽轮机为上海气轮机有限公司产品，其型式为亚临界一次中间再热，四缸四排汽，单轴凝汽式。
发电机为上海汽轮发电机有限公司产品，其型式为全封闭，自然通风，强迫润滑，水氢氢隐极式同步发电机。
2、工程特点1、本工程的建设与经营采用中外合作方式，工程的融资、贷款、设计和管理均与国际接轨。
2、整个工程实行监理制，由中国电力工程监理总公司监理，而且要接受四方联合体对、工程的各项检查。
3、锅炉设备成套引进，受热面全部使用国外钢材，许多钢材品种如P91钢在我公司属于首次使用。
4、所有压力部件焊接材料，包括但不限于水冷壁，省煤气等及所有合金钢焊接材料均由外国供方提供，其中大多数焊接材料属于我公司首次使用。
5、执行的焊接、热处理及NDT标准以中国国家标准和电力行业标准为主，同时要符合BS1113标准的要求，并参考MBEL图纸的要求。
6、焊接培训的工作量加大。
由于国外焊材的大量使用，而我们的焊工对国外进口焊材不熟悉，因此需要加强对焊工进行进口焊材的练习工作，以熟练掌握国外焊材的焊接操作性能，确保施工中的焊接质量。
本工程的国外焊条主要有A2、A5Mo、B、K、M，焊丝主要有BW14B、BW158B、BW16B、BW41B、BW17B等，分别属于碳钢、合金钢及不锈钢。
7、本工程的焊接工艺评定工作难道度较大，由于P91钢是我公司首次使用，因此需要对这种材料进行焊接工艺评定，但是P91钢焊接性能较差，焊接、热处理工艺稍有不当，就难以达到各项机械性能要求，必须慎重对待此项工作。
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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
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
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。
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-0、125-033-005A ）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）：
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
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。
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）：
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。
Hale Waihona Puke 表 2。P91 钢的常温力学性能
标准 SA-335P91
屈服极限 σ0.2 (MPa)
≥415
抗拉强度 σb(MPa)
≥585
延伸率 δ5(%) ≥20
硬度 （HB） ≤250
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
表 1。 P91 钢的化学成分（ Wt%）
标 准 C Mn P
S Si Cr Mo V Nb N Al Ni
SA- 0.08 0.30 ≤0.02 ≤0.01 0.20 8.00 0.85 0.18 0.06 0.03 ≤0.04 ≤0.04
335P910.12 0.60
0.50 9.50 1.05 0.25 0.10 0.07
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。