核电站新型耐热钢SA335-P91的焊接工艺
E60-B3等级材料焊接SA-335P91和12Cr1MoVG异种钢接头组织及性能
Ｅ６０￣Ｂ３等级材料焊接ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢接头组织及性能黄超ꎬ徐祥久(高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室哈尔滨锅炉厂有限责任公司ꎬ黑龙江哈尔滨１５００４６)摘要:采用Ｅ６０￣Ｂ３等级焊接材料对ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢进行焊接试验ꎬ研究焊接接头的微观组织㊁常温力学性能和高温力学性能ꎮ结果表明ꎬ常温状态下焊接接头拉伸㊁弯曲和冲击等力学性能均满足要求ꎻ在５２０~６００ħ的高温状态下ꎬ焊接接头的高温屈服强度高于两侧母材的屈服强度ꎻ焊接接头的焊缝组织主要为贝氏体＋铁素体ꎬ但在ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧焊缝区域呈现出宽度为２００~２６０μｍ的带状铁素体ꎬ带状的铁素体组织将导致接头的高温蠕变性能降低ꎬ影响焊接接头的高温服役寿命ꎮ关键词:ＳＡ￣３３５Ｐ９１＋１２Ｃｒ１ＭｏＶＧꎻ异种钢接头ꎻＥ６０￣Ｂ３等级材料ꎻ微观组织ꎻ力学性能中图分类号:ＴＧ４７ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｍｅｔａｌｊｏｉｎｔｂｅｔｗｅｅｎＳＡ￣３３５Ｐ９１ａｎｄ１２Ｃｒ１ＭｏＶＧｓｔｅｅｌｗｉｔｈＥ６０￣Ｂ３ｇｒａｄｅｗｅｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌＨｕａｎｇＣｈａｏꎬＸｕＸｉａｎｇｊｉｕ(ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄＣｌｅａｎＣｏａｌ￣ｆｉｒｅｄＵｔｉｌｉｔｙＢｏｉｌｅｒꎬＨａｒｂｉｎＢｏｉｌｅｒＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄꎬＨａｒｂｉｎ１５００４６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｅ６０￣Ｂ３ｇｒａｄｅｗｅｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｗａｓｕｓｅｄｔｏｗｅｌｄｔｈｅｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｍｅｔａｌｊｏｉｎｔｏｆＳＡ￣３３５Ｐ９１ａｎｄ１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ.Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｔｒｏｏｍａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｅｎｓｉｌｅꎬｂｅｎｄａｎｄｉｍｐａｃｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｊｏｉｎｔｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ.Ｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｊｏｉｎｔｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｂｏｔｈｏｆｔｈｅｂａｓｅｍｅｔａｌｓａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ５２０－６００ħ.Ｔｈｅｗｅｌｄｓｅａｍｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｍｏｓｔｌｙｏｆｂａｉｎｉｔｅａｎｄｆｅｒｒｉｔｅ.Ａｂａｎｄｉｎｇｆｅｒｒｉｔｅｗｅｌｄｚｏｎｅｗｉｔｈａｗｉｄｔｈ２００－２６０μｍａｐｐｅａｒｅｄａｔｔｈｅＳＡ￣３３５Ｐ９１ｍｅｔａｌｓｉｄｅ.Ｔｈｅｂａｎｄｉｎｇｆｅｒｒｉｔｅｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｒｅｅｐｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｊｏｉｎｔｗｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｊｏｉｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＳＡ￣３３５Ｐ９１＋１２Ｃｒ１ＭｏＶＧꎻｄｉｓｓｉｍｉｌａｒｓｔｅｅｌｊｏｉｎｔꎻＥ６０￣Ｂ３ｇｒａｄｅｗｅｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌꎻｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎻｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ０㊀前言ＳＡ￣３３５Ｐ９１钢属于高强度马氏体耐热钢ꎬ具有优良的高温强度㊁冲击韧性㊁抗氧化性能及抗高温蒸汽腐蚀性能ꎮ目前ꎬＳＡ￣３３５Ｐ９１主要用于亚临界㊁超临界火电机组锅炉的过热器㊁再热器高温段[１－２]ꎮ１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ钢３３２０１８年第４期属于珠光体耐热钢ꎬ具有较高的持久强度㊁抗氧化性和热强性ꎬ是国内火电机组锅炉受热面的主力钢种[３]ꎮ国内现有锅炉产品中ꎬ普遍存在大量ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ的异种钢焊接接头ꎮ目前ꎬ国内外对于ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢的焊接材料主要是使用与ＳＡ￣３３５Ｐ９１相近成分的Ｅ６０￣Ｂ９等级的焊接材料[４－５]ꎻＥ６０￣Ｂ９等级的焊接材料属于马氏体组织的耐热钢ꎬ焊接工艺性能差ꎬ材料成本高ꎮ考虑ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ两种材料的成分和性能差别较大ꎬ选用成分和性能介于两者之间的Ｅ６０￣Ｂ３等级的焊接材料ꎬ在保证接头性能的前提下ꎬ同时提高焊接材料的焊接工艺性能ꎮ针对ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢的焊接接头选用Ｅ６０￣Ｂ３等级焊接材料进行焊接试验ꎬ研究焊接接头的微观组织和力学性能ꎬ验证Ｅ６０￣Ｂ３等级焊接材料的适用性ꎮ１㊀试验材料及方法１.１㊀试验材料焊接试验中使用试验材料为ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ钢管ꎬ钢管规格ϕ３２４ｍｍˑ２５ｍｍꎬＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ钢管的化学成分见表１ꎮ试验中使用Ｅ６０￣Ｂ３等级焊接材料ꎬ相应的氩弧焊焊丝为ＥＲ６２￣Ｂ３ϕ２.５ｍｍꎬ焊条为Ｅ６２１５￣２Ｃ１Ｍϕ３.２ｍｍꎬϕ４.０ｍｍꎬϕ５.０ｍｍ具体的化学成分见表１ꎮ焊接材料中主要合金元素Ｃｒ含量为２.０％~２.７％ꎬ介于ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ两种钢管的Ｃｒ含量之间ꎮ表２为ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ钢管的常温及高温力学性能ꎮ１.２㊀焊接工艺ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ的焊接接头采用６０ʎＶ形坡口ꎬ采用手工氩弧焊封底焊接ꎬ焊条电弧焊进行填充和盖面焊接ꎬ焊接工艺参数见表３ꎮ焊后进行消应力热处理ꎮ１.３㊀试验方法研究ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢焊接接头的常温性能㊁高温性能及微观组织ꎮ根据标准ＮＢ/Ｔ４７０１４ ２０１１«承压设备焊接工艺评定»的要求[６]ꎬ制备焊接接头的拉伸㊁弯曲和冲击韧性等试样进行常温力学性能测试ꎻ并使用Ａｘｉｏｖｅｒｔ２００ＭＡＴ蔡司金相显微镜对焊接接头微观组织进行观察和分析ꎻ按照标准ＧＢ/Ｔ４３３８ ２００６«金属材料高温拉伸试验方法»的要求[７]ꎬ制备焊接接头的高温拉伸试样ꎬ分别进行５２０ħꎬ５４０ħꎬ５６０ħꎬ５８０ħꎬ６００ħ不同试验温度下的高温力学性能测试ꎮ表１㊀母材和焊接材料的化学成分牌号ＣＳｉＭｎＰＳＣｒ１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ０.０８~０.１５０.１７~０.３７０.４０~０.７０ɤ０.０２５ɤ０.０１０.９０~１.２０ＳＡ￣３３５Ｐ９１０.０８~０.１２０.２０~０.５００.３０~０.６０ɤ０.０２０ɤ０.０１８.００~９.５０ＥＲ６２￣Ｂ３０.０７~０.１２０.４０~０.７００.４０~０.７００.０２５０.０２５２.３０~２.７０Ｅ６２１５￣２Ｃ１Ｍ０.０５~０.１２１.０００.９００.０３０.０３２.００~２.５０牌号ＭｏＶＮｉＮｂＮＣｕ１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ０.２５~０.３５０.１５~０.３０ɤ０.３０ ɤ０.２０ＳＡ￣３３５Ｐ９１０.８５~１.０５０.１８~０.２５ɤ０.４００.０６~０.１００.０３~０.０７ɤ０.２０ＥＲ６２￣Ｂ３０.９０~１.２０ ０.２０ ０.３５Ｅ６２１５￣２Ｃ１Ｍ０.９０~１.２０表２㊀ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ钢管的力学性能牌号抗拉强度Ｒｍ/ＭＰａ冲击吸收能量(室温)ＫＶ２/Ｊ硬度Ｈ(ＨＢＷ)高温屈服强度Ｒｐ０.２/ＭＰａ５００ħ５５０ħ６００ħ１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ４７０~６４０ȡ２７(横向)１４５~１９５２０１１８７ ＳＡ￣３３５Ｐ９１５８５~８３０ȡ２７(横向)１９０~２５０３０６２６０１９８４３２０１８年第４期表３㊀焊接工艺参数焊层焊接方法规格ｄ/ｍｍ电源极性焊接电流Ｉ/Ａ电弧电压Ｕ/Ｖ焊接速度ｖ/(ｃｍ ｍｉｎ－１)最大热输入Ｅｍａｘ/(ｋＪ ｃｍ－１)１Ｍ￣ＧＴＡＷ２.５ＤＣＥＮ１００~１３０１１~１３５~８２０.２８其它ＳＭＡＷ３.２ꎬ４.０ꎬ５.０ＤＣＥＰ１１０~２４０２２~２８１０~２０４０.３２２㊀试验结果与分析２.１㊀焊接接头微观组织通过金相显微镜对ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ焊接接头中两侧母材㊁热影响区(ＨＡＺ)和焊缝的微观组织进行观察分析ꎮ图１为ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ两种母材的组织ꎬ其中ＳＡ￣３３５Ｐ９１组织为回火马氏体ꎬ１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ组织为铁素体＋贝氏体＋珠光体ꎮ50 μm（a）SA鄄335P91（b）12Cr1MoVG50 μm图１㊀母材组织ＳＡ￣３３５Ｐ９１与１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ两种母材的金相组织存在较大的差异性ꎬ因此ꎬ整个焊接接头中与两侧母材相邻的热影响区的微观组织也不同ꎮ图２为１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ母材侧热影响区及相邻的焊缝区的微观组织ꎬ热影响区为铁素体＋贝氏体＋珠光体组织ꎮ热影响区组织的晶粒尺寸呈现由细到粗的变化ꎬ图２ａ中１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ侧的热影响区远离熔池中心的高温区ꎬ而靠近１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ母材一侧的低温区ꎬ焊后冷却速度较快形成尺寸相对细小的微观组织ꎻ图２ｂ中热影响区与焊缝的界线清晰ꎬ焊缝区为贝氏体＋铁素体组织ꎬ而与焊缝相邻的热影响区ꎬ由于焊缝熔池温度高㊁冷却速度慢ꎬ晶粒尺寸相对粗大ꎮ200 μmHAZ焊缝200 μmHAZ12Cr1MoVG（a）12Cr1MoVG/HAZ（b）HAZ/焊缝图２㊀１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ侧焊缝和热影响区组织图３为ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧焊缝和热影响区组织ꎬ由于焊缝填充金属与马氏体钢ＳＡ￣３３５Ｐ９１组织的不同ꎬ因此ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧焊缝㊁热影响区和母材的组织界限明显ꎬ焊缝组织为贝氏体＋铁素体ꎬ而在紧邻ＳＡ￣３３５Ｐ９１母材侧的焊缝区域中出现带状分布的铁素体区域ꎬ铁素体区域宽度２００~２６０μｍꎮ分析产生铁素体带状区域的原因主要是ＳＡ￣３３５Ｐ９１母材中含有大量的ＣｒꎬＭｏꎬＶ等强碳化物形成的元素ꎬ易与焊缝金属的Ｃ元素形成碳化物ꎬ而且Ｃ原子尺寸小ꎬ扩散速度快ꎬ因而在ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧形成碳化物富集的马氏体组织ꎬ形成ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧热影响区ꎻ而在焊缝一侧由于Ｃ元素迁移形成铁素体带状区域ꎬ硬度较低和蠕变５３２０１８年第４期２０１８年第４期性能较差的铁素体组织直接导致焊接接头的蠕变性能降低[８－１１]ꎮ200 μm焊缝铁素体SA 鄄335P9140 μmSA 鄄335P91HAZ（a ）焊缝/SA 鄄335P91（b ）铁素体区/HAZ/SA 鄄335P91图３㊀ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧焊缝和热影响区组织２.２㊀焊接接头力学性能根据标准ＮＢ/Ｔ４７０１４ ２０１１«承压设备焊接工艺评定»的取样要求ꎬ制备焊接接头的拉伸㊁弯曲和冲击韧性等试样进行常温力学性能测试ꎮ表４为焊接接头的常温拉伸和弯曲的试验结果ꎬ其中焊接接头的抗拉强度均高于表２中１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ母材抗拉强度的下限值ꎬ而且断裂位置均在１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ母材上ꎻ焊接接头的横向侧弯试样也未发现开裂现象ꎮＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢中匹配焊接接头的常温拉伸和弯曲性能均能满足要求ꎮ表４㊀焊接接头拉伸和弯曲试验结果抗拉强度Ｒｍ/ＭＰａ断裂位置横向侧弯试验(α＝１８０ʎꎬｄ＝４ａ)５１３ꎬ５１０ꎬ５１４ꎬ５０８母材合格对焊接接头的焊缝及两侧的热影响区进行冲击试验ꎮ试样尺寸为５５ｍｍˑ１０ｍｍˑ１０ｍｍꎬ每个位置取３个冲击试样ꎬ冲击试验温度为２０ħꎬ冲击试验结果见表５ꎬ焊缝和热影响区的冲击吸收能量均满足要求ꎮ表５㊀冲击试验结果取样位置冲击吸收能量(２０ħ)ＫＶ２/Ｊ焊缝区１４３ꎬ７６ꎬ１５３ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧热影响区７９ꎬ１５６ꎬ９８１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ侧热影响区２６３ꎬ２６２ꎬ１９０由于ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢焊接接头多用于过热器㊁再热器等部件受热面中ꎬ运行温度在５００~５８０ħ范围内ꎬ因此ꎬ对焊接接头进行高温性能试验ꎮ按照标准ＧＢ/Ｔ４３３８ ２００６«金属材料高温拉伸试验方法»的要求加工高温拉伸试样ꎬ拉伸试样的中心设置在１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ侧的热影响区ꎬ试样尺寸如图４所示ꎮ试验温度分别为５２０ħꎬ５４０ħꎬ５６０ħꎬ５８０ħꎬ６００ħꎮ5056114340.8251×45°R 5准12焊缝M 16-6h准10±0.020.020.03A R 5其余1.62-B1.6/5G B /T 145—1985A 图４㊀焊接接头高温拉伸试样㊀㊀表６为不同温度下的拉伸试验结果ꎮ图５为高温拉伸试验后的断裂位置ꎬ可以看出断裂均发生在１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ母材上ꎮ与表２中两种母材的高温屈服强度比较ꎬ可以看出焊接接头的高温屈服强度普遍高于６３表６㊀高温拉伸试验结果试验温度Ｔ/ħ屈服强度Ｒｐ０.２/ＭＰａ抗拉强度Ｒｍ/ＭＰａ断后伸长率Ａ(％)５２０３４５ꎬ３４５３８０ꎬ３８０２９.０ꎬ２９.５５４０３０５ꎬ３２０３４０ꎬ３４０３２.０ꎬ３１.５５６０２９５ꎬ２９５３４０ꎬ３３５３４.０ꎬ３３.５５８０２８０ꎬ２７５３２５ꎬ３３０３５.０ꎬ３５.５６００２４０ꎬ２６０３００ꎬ３０５３６.０ꎬ３６.０焊缝520 ℃540 ℃560 ℃580 ℃600 ℃SA鄄335P91图５㊀高温拉伸试样断裂位置两种母材ꎬ均能满足要求ꎮ３㊀结论(１)ＳＡ￣３３５Ｐ９１＋１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢焊接接头ꎬ焊缝区为贝氏体＋铁素体组织ꎬ紧邻ＳＡ￣３３５Ｐ９１侧的焊缝区出现带状的铁素体ꎬ宽度为２００~２６０μｍꎬ易导致焊接接头的蠕变性能降低ꎬ影响焊接接头的高温服役寿命ꎮ(２)ＳＡ￣３３５Ｐ９１＋１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢焊接接头ꎬ常温状态下焊接接头的抗拉强度㊁弯曲性能和冲击韧性均能满足要求ꎮ(３)ＳＡ￣３３５Ｐ９１＋１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ异种钢焊接接头ꎬ在５２０~６００ħ高温状态下ꎬ焊接接头的高温屈服强度高于ＳＡ￣３３５Ｐ９１和１２Ｃｒ１ＭｏＶＧ两种母材的屈服强度值ꎬ均能满足要求ꎮ参考文献㊀[１]㊀张建强ꎬ吴甦ꎬ赵海燕ꎬ等.１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ/１２Ｃｒ１ＭｏＶ异种钢焊接接头的蠕变损伤及界面失效[Ｊ].焊接学报ꎬ２００２ꎬ２３(２):７５－７６.㊀[２]㊀肖强ꎬ张建强ꎬ章应霖.９Ｃｒ１ＭｏＶＮｂＮ/１２Ｃｒ１ＭｏＷＶＴｉＢ异种钢焊接接头的力学性能及界面失效行为研究[Ｊ].焊接技术ꎬ２００２ꎬ３１(４):１６－１８.㊀[３]㊀郑楷ꎬ赵大军ꎬ张雪莲.超(超)临界火电机组ＳＡ３３５Ｐ９１钢与１２Ｃｒ１ＭｏＶ钢焊接性能[Ｊ].焊接学报ꎬ２０１２ꎬ３３(８):７７－７８.㊀[４]㊀葛兆祥ꎬ王学.高强匹配Ｔ９１/１２Ｃｒ１ＭｏＶ异种钢焊接接头力学性能[Ｊ].焊接ꎬ２００４(１１):１８－２１.㊀[５]㊀伍光凤.Ｇｒ９１/１２Ｃｒ１ＭｏＶ异种钢的焊接接头研究[Ｊ].焊接ꎬ２０１０(８):４７－５０㊀[６]㊀杨松ꎬ杨佩良ꎬ雷万庆ꎬ等.ＮＢ/Ｔ４７０１４－２０１１承压设备焊接工艺评定[Ｓ].北京:新华出版社ꎬ２０１１.㊀[７]㊀赵俊平ꎬ李久林ꎬ祝铁柱ꎬ等.ＧＢ/Ｔ４３３８ ２００６金属材料高温拉伸试验方法[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２００６.㊀[８]㊀张燕ꎬ王延峰.Ｐ９１钢焊缝蠕变过程中薄弱带状区域的生成机理[Ｊ].动力工程学报ꎬ２０１４ꎬ３４(３):２４１－２４７.㊀[９]㊀何晓东ꎬ刘玉民ꎬ刘东ꎬ等.Ｐ９１钢高温持久性能及蠕变损伤研究[Ｊ].热加工工艺ꎬ２０１３ꎬ４２(１０):７９－８２.[１０]㊀陈云翔ꎬ严伟ꎬ胡平ꎬ等.Ｔ/Ｐ９１钢在高应力条件下蠕变行为的ＣＤＭ模型模拟[Ｊ].金属学报ꎬ２０１１ꎬ４７(１１):１３７２－１３７７.[１１]㊀张建强ꎬ何洁ꎬ张国栋ꎬ等.焊缝蠕变强度对马氏体/贝氏体异种钢接头界面蠕变损伤的影响[Ｊ].焊接学报ꎬ２００８ꎬ２９(３):１０１－１０４.收稿日期:２０１８－０２－０８黄超简介:１９８５年出生ꎬ工学硕士ꎬ工程师ꎻ主要从事电站锅炉及压力容器的焊接工艺研究工作ꎻｈｕａｎｇｃ＠ｈｂｃ.ｃｏｍ.ｃｎꎮ７３２０１８年第４期。
SA335-P91钢焊接热处理质量控制
６ＯＭ 超 超 临９
焊 接热 处 理 工 作 。Ｐ １钢用 于 主 蒸 汽 管 道 、 热 ９ 再
蒸汽热段 、 锅炉集箱等设备上 ， 规格有 ７ ｍ× ８ｍ
４７ ｍｍ 、 ５ ９ ｍｍ ×８ ５ ｍｍ、 ５ ９ ｍｍ ×９ ７ ｍｍ 、 １ ０
影响区的淬硬程度 ， 提高焊接接头的抗裂性。预
热 温度 依据 Ｐ １ 的合 金 成 分 、 缝 金 属 的氢 含 ９ 钢 焊 量 确定 。预 热 温度 应 控 制 在 合 理 的 温 度范 围 内 ， 温 度过 高会 使 焊缝 金 属 高 温 停 留 时 间延 长 ， 成 造 晶粒长 大 变 脆 ， 低 焊 缝 金 属 的韧 性 。Ｐ １钢 焊 降 ９ 前 预热 温度 为手 工钨 极氩 弧焊 时 的 １０—１０℃ ， ０ ５ 焊 条 电弧焊 时 为 ２０— ０ ０ ３ｏ℃ 。 ２ 层 间温度 控制 从 防止 冷 裂纹 产 生 、 ） 细化 晶
ｉ ｎｔ ｒ ｅｔ ｉａ ｌｚｓＰ ｌｓ ｅ’ ｅ ｅｔｒ ｔ ｔ ｎ ｌｙ ｏ ｔ ｅ ｉ ｒ ｇｕ ｉ ８ｐｏ ｃ． ｔ ａｙｅ ｇ ｔ ｌｓｗ ｌ ｈａ ｔ ａ ｎ ａｄｑａ ｔ ｃｎｒｌｎｄｔｌ ｎ ’ ｊ ｎ ｅ ｄ ｅ ｍｅ ｕ ｉ ｏ ｉ ａ ．
Ｋｅ ｏ ｄ ：Ｓ ３ － ９ ｔｅ ； ｅ ｄ ｈ ａ ｅ ｔ ｎ ； ｑ ａ ｉ ｏ ｔ ｌ ｙ Ｗ ｒ ｓ Ａ３ ５ Ｐ １ ｓｅ ｌ ｗ ｌ ｅ ｔｔ ａ ｍｅ ｔ ｕ ｌ ｔ ｃ ｎ ｒ ｒ ｙ ｏ
ｍｍ×１ ｍ等 。 ２０ ｍ
１ Ｐ １钢 焊 接 热 处 理 工 艺 原 理 ９
Ｐ１ ９ 钢作为新 型马氏体 耐热钢 ， 具有 良好的
高温持 久 强度 、 稳 定性 和高 温 抗 蠕 变 能力 ，９ 热 Ｐ１ 钢常 温力 学性 能见 表 １ 。经过 焊 接后 的 Ｐ ｌ钢 焊 ｇ 接 接 头 ， 达到 和 保 留 Ｐ １ 优 良的综 合 性 能 非 要 ９ 钢 常 困难 ， 由于火 电焊 接 作业 大部 分 在 施 工 现 场 进
P91钢焊接工艺及焊接技巧
P91钢焊接工艺及焊接技巧黄向红【摘要】由于P91钢具有良好的高温综合性能,近十几年来在我国大型发电站的主蒸汽管道中得到了广泛应用.热电厂300MW机组安装工程中的主蒸汽管、再热热段蒸汽管道、锅炉末级过热器出口联箱均采用了P91钢材.为了保证P91钢管道的焊接工艺和焊接质量达到要求,技术人员对P91新型耐热钢的焊接性进行了分析,制定了详细的焊接工艺措施,包括焊接方法选择、焊接材料选择、焊接参数选择等,并应用于生产实践中,取得了较好的效果.根据实践经验,本文对P91管道的焊接特性、焊接工艺以及焊接技巧进行了阐述,对P91钢焊接具有切实的指导作用.【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P47-50)【作者】黄向红【作者单位】四川机电职业技术学院机械系,攀枝花,617000【正文语种】中文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。
T91/P91钢以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广的应用。
该钢是美国20世纪70年代末80年代初开发的新型马氏体耐热钢，相当于国产9Cr—1Mo钢种。
由于该钢与国产钢相比，具有高温强度高、抗氧化性能和抗蠕变性能好以及具有相对高的热传导性与低的热膨胀率等特点，使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，降低了管道热应力，减少了热疲劳裂纹的危险。
攀钢热电厂300MW机组安装工程中的主蒸汽管、再热热段蒸汽管道、锅炉末级过热器出口联箱均采用了SA335—P9l钢材。
其管材规格分别为φ364mm×41mm、φ273mm× 29mm和φ216mm×23mm，保证P91钢管道的焊接工艺和焊接质量达到要求是当务之急。
P91钢是在9Cr1 Mo钢的基础上，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钢。
P91钢管道焊接及热处理施工工法
P91钢管道焊接及热处理施工工法P91钢管道焊接及热处理施工工法一、前言：P91钢是一种高温高压力下常用的材料，广泛应用于石化、核电等领域的管道工程中。
针对P91钢管道的施工特点和需求，制定了P91钢管道焊接及热处理施工工法，旨在保证工程质量和安全性。
二、工法特点：1. 与其他钢材不同，P91钢焊接后需要进行热处理，以消除焊接产生的应力和提高材料的力学性能。
2. 该工法采用特殊焊接材料和工艺参数，能够有效控制焊接热影响区的显微组织和性能。
3. 施工过程中充分考虑P91钢的高温、高压等特性，采取合适的隔热措施，保证焊接质量和工人的安全。
三、适应范围：该工法适用于P91钢管道的焊接和热处理，广泛应用于石化、核电、火力发电等行业的管道工程。
四、工艺原理：通过对施工工法与实际工程之间的联系、采取的技术措施进行具体的分析和解释，让读者了解该工法的理论依据和实际应用。
1. 选择合适的焊接参数和焊接材料，控制焊接热输入和焊接速度，以保证焊缝的质量。
2. 采用预热、焊接后热处理等措施，消除焊接产生的应力和提高材料的力学性能。
五、施工工艺：对施工工法的各个施工阶段进行详细的描述，让读者了解施工过程中的每一个细节。
1. 准备工作：对管道进行清洁和检查，准备焊接材料和设备。
2. 焊接工艺：采用TIG焊接和电弧焊接等方法进行焊接，保证焊缝的质量和外观质量。
3. 热处理工艺：采用正火或脱碳退火等工艺对焊接区域进行热处理，提高材料的力学性能。
4. 后处理工艺：对焊接区域进行清理、修整和防腐处理，保证工程质量和使用寿命。
六、劳动组织：根据施工需要，确定施工队伍的组成和工作分工，确保施工进度和质量。
1. 针对P91钢管道的特点，需要具备一定的焊接和热处理技术经验的工人。
2. 设置工班长和技术指导专家，对施工过程进行监督和指导。
七、机具设备：对该工法所需的机具设备进行详细介绍，让读者了解这些机具设备的特点、性能和使用方法。
1. 焊接设备：包括TIG焊机、电弧焊机等。
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。
直缝埋弧钢管论文：A335-P91高压钢管的埋弧焊接
直缝埋弧钢管论文：A335-P91高压钢管的埋弧焊接送审论文预评阅表论文题目 A335-P91高压钢管的埋弧焊接论文编号 Z001 申报任职资格工程师申报专业组现从事专业安装技术撰写时间20XX.8.28 申报人工作岗位简要描述（限150字）：参加编制施工组织设计、设计交底及施工图会审；负责编制单项工程施工方案、施工技术交底；熟悉施工图及技术文，编制材料计划和手段用料预算；负责现场的技术管理工作，做好施工验收规范和工艺标准的实施；配合现场施工，及时解决施工技术问题，妥善处理设计变更；做好施工原始资料的收集、整理和交工技术文的整理。
评价要素评价等级优良中差选题的科学性、针对性√论证的逻辑性、论据的充分性√结果的创新性、实用性√表达的清晰性、结构的规范性√工作的难度、深度及工作量√预评阅结论性意见（请在下列4项中选择1项结论性意见，在中划√，对“不具备”的请简要说明理由）：√ 论文具有申报任职资格的较高水平；论文达到申报任职资格的水平；论文基本达到申报任职资格的水平；论文不具备申报任职资格的水平。
预评阅结论为“较高水平”或“不具备”的，请简要说明理由：文章素材采集于公司施工现场，是目前正在推广应用的高效率焊接技术，具有一定的先进性，本文论点明确，论据清晰，数据采集基本准确。
但重点说明的热处理工艺没有图表表述。
引用的规范过期。
专家签名：年月日 A335-P91高压钢管的埋弧焊接摘要：近十几年来在我国大型发电站机组建设中,主蒸汽管道从美国、日本引进一种新型的马氏体耐热钢（A335-P91）,该钢具有高温强度高、抗氧化性能和抗蠕变性能好以及具有相对高的热传导性与低的热膨胀率等特点。
神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目合成气净化装置B标段由我公司负责施工，共有A335-P91工艺管道约7600余吋径，设计压力为13.5Mpa，设计温度为545℃，其中最大规格为Φ610×46mm。
发展自动焊接,提高焊接质量,减轻焊工劳动强度,提高经济效益,缩短施工工期是一个必然趋势。
SA335P91焊接裂纹原因分析及解决方法探究
SA335 P91焊接裂纹原因分析及解决方法探究发布时间：2022-02-16T07:13:47.722Z 来源：《科技新时代》2021年12期作者：吴亚荣[导读] SA335 P91是一种马氏体耐热钢材料，具有良好焊接性、耐高温性、韧性、抗氧化性、抗疲劳性等多种综合性能，在加工过程中应用越来越普遍。
中石化第十建设有限公司山东省青岛市266000摘要：SA335 P91是一种马氏体耐热钢材料，具有良好焊接性、耐高温性、韧性、抗氧化性、抗疲劳性等多种综合性能，在加工过程中应用越来越普遍。
在蒸汽管道施工中，尤其是超临界机组的主蒸汽管道中，P91材料应用非常普遍。
由于P91材料长期在极端条件下服役，因此接头部位容易产生裂纹，继而造成接头部位的蠕变性能降低直到失效。
对SA335 P91焊接裂纹原因机理进行分析是优化焊接工艺，制定裂纹防控办法的前提。
文章在分析SA335 P91焊接裂纹原因的基础上提出焊接技术及注意事项，供相关人士参考。
关键词：SA335 P91；焊接施工；裂纹；原因；解决办法1、引言在蒸汽管道中经常采用SA335 P91钢材，其具有的良好综合性能可以满足工艺生产中对于耐高温、抗氧化、抗疲劳、强韧性等实际需求。
由于SA335 P91材料属于铁素体类耐热材料，在长期服役过程中接头位置的晶热影响区容易发生蠕变，从而产生裂纹，给生产安全带来不利影响。
2、SA335 P91焊接裂纹原因分析对焊接裂纹进行形貌分析，利用探伤设备对焊缝裂纹进行探伤检测，发现焊缝裂纹具有很明显的热裂纹特征。
同时热影响区观察到有部分横向裂纹。
为了确定裂纹的冷热属性，对焊缝部件进行金相分析，根据金相分析得到的色彩和光泽规律判断裂属性。
经过金相分析发现，裂纹位置存在氧化色彩，氧化规律与裂纹走向基本一致，说明裂纹属于热裂纹，可能与材料长期高温环境下服役有关。
横向裂纹的金相分析中发现裂纹部位有金属光泽的特征，与冷裂纹的特征相似。
对SA335 P91材料的焊接性能进行分析，由于材料的组分对热影响区的淬硬及冷裂纹形成有紧密影响，可通过SA335 P91材料中碳含量来评价材料对热影响区的淬硬和冷裂纹的敏感性。
SA335-P91钢主蒸汽管道焊接技术
SA335-P91钢主蒸汽管道焊接技术
宋仁明
【期刊名称】《青海电力》
【年(卷),期】2007(26)1
【摘要】青海华电大通2×300MW机组工程中主蒸汽管道采用SA335P91钢制造,SA335P91钢在国内属应用推广阶段,该钢种是我省首次在火力发电厂应用的新钢种,本文就具体的现场焊接工艺和技术措施给予了较详细的阐述,对SA335P91钢现场施焊有一定参考意义.
【总页数】4页(P13-15,72)
【作者】宋仁明
【作者单位】青海火电工程公司,青海,西宁,810003
【正文语种】中文
【中图分类】TG457.6
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P91 钢主蒸汽管道焊接工艺及施焊技术
P91 钢主蒸汽管道焊接工艺及施焊技术摘要某电厂二期工程2×330MW 机组为国产引进机组，主蒸汽母管及疏水管道采用A335-P91 钢制造。
P91 钢在国内属应用推广阶段，国内安装施工单位对其焊接和具体施焊技术了解不够多。
本文就具体的现场焊接工艺和技术措施给予了较详细的阐述，对P91 现场施焊有一定参考意义。
关键词P91 钢焊接工艺技术1 电厂简介及现场P91 钢焊口情况某电厂二期工程2×330MW 燃煤发电机组为国产引进型火力发电机组，锅炉与汽机设备分别由美国巴布科克·威尔科克和法国BECALSTHOM 公司供货，主汽系统设计温度540℃，设计压力17.75MPa。
主汽系统管道（包括主蒸汽管及其疏水管）除去疏水管二次门后管段外，管子全部采用A335P91钢制造，主管道焊口规格为Φ325×30mm。
焊口设计为双V 型坡口，如图1 所示。
2 P91 钢简介、力学性能及化学成分P91 钢具有较高的断裂强度、抗氧化耐腐蚀性、低的热膨胀系数及高的热传导率，在美日等西方发达国家被广泛用作火力发电厂的主汽管及联箱等材料。
目前，在世界范围内成为核电站，老电站检修更换旧部件，新建火电厂代替F12、10 Cr Mo910 的新钢种。
该钢是美国80 年代在9Cr-1Mo配方的基础上，添加适量的V、Nb、N 等元素，得到的一种改进型9Cr-1Mo 钢，该钢合金元素含量较高，总量约为10%。
1983 年ASTM 将其列入A335 标准中，P 表示大管。
其钢号法国标准用TUZ10 CrVNb9-10 表示，德国DIN 标准为X10 Cr MoV91，日本住友金属株式会社用HCM9S 表示。
金相组织呈典型的马氏体骨架结构，因此具有一定的空淬硬化裂纹倾向及焊缝脆化，须焊前预热并保持一定的层间温度、焊后进行后热及热处理，焊接工艺参数宜采用小能量施焊，方能保证焊接接头的质量。
其力学性能和化学成分见表1 和表2。
SA335-P91钢种焊缝硬度的控制
SA335－P91钢种焊缝硬度的控制1. 概述SA335－P91钢合金含量为wCr=9%，wMo=1%，wV=0.2%，wNb=0.08%，wN=0.05%，属于马氏体耐热钢，金相微观组织为低碳回火马氏体。
由于采取了微合金控扎技术等细化晶粒措施，使其成为细晶钢，所以既有助于提高钢材的冲击韧度，也极有利于提高钢材的高温蠕变强度。
SA335－P91为马氏体细晶钢，使得P91钢焊接的主要问题不同于其他低合金耐热钢，焊接接头的薄弱环节不在熔合区，而在焊缝金属，主要表现为焊缝金属韧性下降，焊缝硬度高。
2. 工艺原理（1）由于SA335－P91钢为细晶钢，如果焊接过程层间温度过高就会增大t8/5，使其晶粒长大，失去钢材原有的强度和韧性，而现场焊接不可能对其正火处理，因此焊接过程中必须严格控制层间温度，防止晶粒长大。
（2）热处理的加热宽度、恒温温度、恒温时间、保温宽度、保温厚度是影响焊缝韧性的主要因素，适当增大加热宽度、保温宽度、保温厚度、延长恒温时间都有助于增加马氏体组织的回火程度，提高焊缝韧性。
3. 焊接工艺（1）打底焊采用双层氩弧焊，其他层为多层多道焊工艺，选φ3.2mm的焊条，并且单层厚度≤3mm，在焊接过程中要很好地掌握焊接电流和焊接速度的关系，通过提高焊接速度，减少焊道厚度，采用宽摆快速薄层焊的操作手法。
（2）焊接时由技术人员用远红外测温枪测量每层焊缝的层间温度（层间温度为熔池之前10~20mm处的温度，用最高值表示），层间温度严格控制在300℃以下。
当远红外测温枪显示温度超过300℃时，立即停止焊接，待温度降到230℃时再继续施焊。
每层焊接完成后，技术人员用游标卡尺测量焊道增厚，最大增厚处≤3mm，严禁在坡口与焊道之间形成角焊缝。
4. 焊接注意事项根据焊条特性选择焊接电流大小，对于药皮过渡的焊条，采用较小的电流就可熔化焊条，可减小热输入，缺点是药皮中的钨熔点高，容易造成焊缝夹钨。
总之，无论采用哪种焊条都必须保证铁液流动性，熔池清晰，特别是坡口根部要保证熔合良好，在此基础上，尽量采用小规范作业。
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工艺与新技术．３９
核电站新型耐热钢ＳＡ３３５一Ｐ９１的焊接工艺 杨伟光 （中广核工程有限公司，广东深圳５１８１２４）
摘要：新型耐热钢ＳＡ３３５一Ｐ９１具有良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在常规电厂高压给水过热器、锅炉 再热器、主给水管道及主蒸汽管道上获得广泛应用。为提高核电站的热效率和满足设备在高温下长期服役运行的需要，第三代核电站 ＥＰＲ首次采用了ＳＡ３３５一Ｐ９１铜。本文针对以往电站实际产品焊接过程中出现的焊接缺陷进行了分析和验证。研究表明，通过选择适当 的焊材．控制各项焊接工艺参数、预热和热处理工艺，确保ＳＡ３３５～Ｐ９１钢的焊接接头性能，从而保证使用该材料的设备在核电站运行 期间的结构和安全功能完整性 关键词：ＳＡ３３５一Ｐ９１；核电站；焊接工艺 中图分类号：ＴＧ４５７．１１ 文献标志码：Ｂ
新型耐热钢ＳＡ３３５一Ｐ９１钢具有较好的高温抗蠕 变能力和抗氧化腐蚀能力、较低的热膨胀系数和较 高的热传导率．广泛应用于常规电厂高温高压等系 统管道和设备 ＳＡ３３５一Ｐ９１钢在２Ｏ世纪８０年代末 和９０年代初开始在欧美等国的电厂广泛使用．是 ６１０℃以下的高温高压管道的理想材料 为提高核电站 热效率和设备管道在高温下长期服役的需要．在第三 代核电站ＥＰＲ建造过程中首次采用了ＳＡ３３５－Ｐ９１钢 对以往电站相同钢号的焊口缺陷统计来看．发 现部分焊缝焊接缺陷主要表现为根部氧化、根部内 凹、未焊透、气孔、夹渣、裂纹等。其中根部缺陷 所占比例较大．达７５％以上．根部缺陷中又以根部 内凹和根部氧化者居多 １ ＳＡ３３５一Ｐ９１钢的焊接性分析 ＳＡ３３５一Ｐ９１钢属马氏体高合金耐热钢．其力学 性能及化学成分见表１．供货状态通常为正火＋回火 状态，焊接性能较差，易出现冷裂纹、根部凹陷及 氧化等缺陷 为防止产生冷裂纹缺陷，预热、后热 等热处理需遵照一套特殊的热处理工艺．方能消除 焊接残余应力．得到综合性能良好的回火马氏体组织 收稿日期：２０１６—０９—２９ 表１ ＳＡ３３５一Ｐ９１钢的化学成分（质量分数）（％）及力学性能 Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｐ Ｓ Ｃｒ Ｍｏ 标准值 Ｏ．Ｏ８～０ １２ ０．３－０．６ ０．２～０．５ ≤０．０２ ≤０．Ｏ１ ８．０—９ ５ ０．８５～１．Ｏ５ 实测值 ０．０９ Ｏ．３９ ０－２８ Ｏ．ＯＩ３ ０．００５ ８．２ｌ ０ ８８ 屈服强度 抗拉强度 Ｖ Ｎｂ Ｎ Ａｌ Ｎｉ ／ＭＰａ ／ＭＰａ 标准值 Ｏ．１８Ｎ０．２５ ０．０６－０．１ Ｏ．０３～Ｏ．Ｏ７ ≤０．０４ ≤Ｏ．４ ４１５ ５８５ 实测值 ０．２Ｏ ０．０７０ ０．０４４２ ０．０ｏ５ ０．０９ ５７０ ７３０ ２焊接缺陷原因分析 针对以往常规电厂该材料焊接过程中大量出现 的根部凹陷及氧化、未熔透、裂纹等缺陷进行了原 因分析，主要存在以下问题：焊工手法不稳；背面 充氩保护装置被破坏：焊接电流大：根部焊道焊接 顺序不合理：管径大，管内空气产生流动：预热参 数不合理等
３焊接工艺试验 ３．１焊材的选择 根据对ＳＡ３３５一Ｐ９ｌ钢的性能和化学成分分析 （表２），选用了英国曼彻特的ＥＲ９０Ｓ—Ｂ９焊丝（符合 ＡＷＳ Ａ５．２８．规格为西２．４ ｍｍ）和Ｅ９０１５一Ｂ９焊条 （符合ＡＷＳ Ａ５．５，规格分别为西３．２ ＩＴｌｍ和ｑ，４．０ ｍｌＴ１），其化学成分（标准要求值及试验所用批号的 实测值）见表２ ４Ｏ ．工艺与新技术． 焊接技术 第４５卷第１２期２０１６年１２月 表２焊材ＥＲｇ０Ｓ－Ｂ９和Ｅｇ０１５－Ｂ９的化学成分（质量分数）（％） 焊材型号 类型 Ｃ Ｍｎ Ｓｉ Ｐ Ｓ Ｎｉ Ｃｒ Ｍｏ Ｃｕ Ｎｂ Ｖ 标准值 ０．０７－０．１３ ≤１．２０ ０．１５￣０．５ ≤Ｏ．０ｌ ≤０．Ｏｌ ≤０．８ ８．０—１Ｏ．５ ０．８５－１．２ ≤０．２ Ｏ．０３～０．Ｏ８ ０．１５－０－３Ｏ ＥＲ９ＯＳ—Ｂ９ 实测值 ０．１２ ０．７４ ０．２４ ０．００７ ０．ｏｏ３ ０．４ ８．９ ０．９５ Ｏ．０５ Ｏ．０６ Ｏ．２０
标准值 Ｏ．０８～Ｏ．１３ ≤１－２０ ≤０－３ ≤０．Ｏ１ ≤０．０１ ≤１ ０ ８．０—１０．５ ０．８５－ｌｌ２ ≤Ｏ．２５ Ｏ．Ｏ２～０．１Ｏ ０．１５－０３Ｏ Ｅ９Ｏｌ５一Ｂ９ 实测值 Ｏ．１Ｏ Ｏ．６６ Ｏ＿２１ Ｏ．Ｏ１ Ｏ．Ｏ１ Ｏ．６ ８．４ １ ０ ０．ｏ２ ０．Ｏ５ Ｏ－２０
３．２坡口准备 根据类似材料的焊接经验以及考虑焊接填充量． 选择坡口形式及尺寸如图ｌ所示。 ８。一１２￣ ３．３焊接参数选择 根据类似材料焊接经验和厂家提供的焊材使用 说明，确定焊接工艺参数见表３。 表３焊接工艺参数 焊接 焊材型号 直径 电源极性 焊接电流 电弧电 背面保护氩 焊枪氩 气流量 气流量 方法 ／ｍｍ ｌ｜ 匪Ｕ Ｑ／（Ｌ・ｒａｉｎ ） Ｑ／（Ｌ・ｍｉｎ ） ＧＴＡＷ ＥＲ９ＯＳ—Ｂ９ ２．４ 直流正接 ８Ｏ～１３０ ８—１５ ５～２０ ６～１５ ３－２ ８０～１３０ ２０—２６ ５－２０ ＳＭＡＷ Ｅ９０１５一Ｂ９ 直流反接 ４．Ｏ ｌ３０－１８０ ２０－２６ ３．４过程控制 ３．４．１人员控制 焊工、质检员、热处理工、无损检测人员都具 有相应经验并持证上岗 ３．４．２焊接设备 依据ＳＡ３３５一Ｐ９１钢焊接特性和焊接工艺评定要 求进行配备焊接工机具．应选用焊接特性良好稳定 的焊机，其容量应能满足表３焊接工艺参数的要求． 焊机上的电流电压表标定合格 ３．４－３材料控制 ＳＡ３３５一Ｐ９１钢管道按ＡＳＭＥ等规定采购和验收． 规格尺寸为西２１９．０ ｍｍ￣３６．５３ ｍｍ。 焊条使用前需在烘干箱内经３００～３５０ ｏＣ烘干 １．５－２ ｈ．并在１００～１５０℃恒温箱内存放待用．其重 复烘干原则上不超过２次．现场使用时必须放入温 控为７０～１５０℃的专用保温筒内，随用随取。焊材烘 干、发放、领用、回收各个环节都必须做好记录。 选用氩气作为保护气体， （Ａｒ）≥９９．９９％（纯氩）， 用于钨极氩弧焊ＧＴＡＷ的焊接和背面充气保护 ３－４－４焊接方法 采用钨极惰性气体保护焊打底、焊条电弧焊进 行填充和盖面的焊接 ３．４．５ 环境控制 现场施工时．应搭设好防风防雨设施。焊接应 有足够的空间位置 施焊场所环境温度需高于５℃ 时方可焊接：焊条电弧焊时风速不得超过８ ｍ／ｓ，氩 弧焊时的不得超过２ ｒｎ／ｓ．空气相对湿度不高于９０％ ３．４．６焊前准备 有效清理坡口表面及其附近的油、锈和污垢， 对焊接时防止气孑Ｌ、裂纹等缺陷是十分重要的。组 对前先把坡口两侧管子内外壁各２０ ３Ｏ ｍｍ范围内修 磨至露出金属光泽．坡口表面进行１００％ＰＴ检验． 合格后组对 ３．４．７组对 管道的坡口为单边双Ｖ形坡口．组对时保证内 壁齐平，错边量控制在０ １ ｍｍ。组对时用３个左右 的定位块均匀分布在坡口上。定位焊使用的工艺、 参数和焊工资格与正式施焊时相同。定位块应在焊 接３层后取下．取下时用磨光机磨掉（严禁用工具 直接敲打定位块）．并进行彻底打磨．在点固焊处补 充渗透或磁粉检验，确认点固焊处无裂纹。 ３．４．８ 充氩保护 为防止焊口根部焊道被氧化或过烧．在打底及 焊接前２层时．管道内充氩保护 组对前以合适装 Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．２０１６ ．工艺与新技术．４ｌ 置做好背面保护气室。检查合格后才能组对点固焊。 焊口周围用胶布封口 确认内部氩气充满且稳定后 方可进行根部焊接。氩气纯度不低于９９．９９％，并根 据实际情况采取合适的充氩方式。 焊接前，撕开准备焊接的部位．以打火机打火 或小纸片燃烧等方法．测试密封气室是否充满氩气． 确认充满后．进行氩弧焊打底 耐高温金属胶带应 撕一段、焊一段，确保充氩保护有效。 在氩弧焊打底过程中．应经常检查气室中氩气 的充满程度。氩气流量范围为５～２０ Ｌ／ｒａｉｎ 流量太 大，易造成内凹缺陷；太小，则不能将施焊区域内 空气排尽．达不到保护的目的．易造成根部过烧缺 陷 具体的流量要根据管径大小及打底焊道颜色来 选择，随时调节氩气流量，以确保充氩保护有效。 ３．４．９氩弧焊打底 氩弧焊打底是保证焊缝质量的关键一步 采用 西２．５ ｍｍ的铈钨棒，钨极伸出长为３～５ ｍｍ。预热温 度为１００～１５０℃。选派有资质、技术精湛、经验丰 富的焊工进行施焊．并且氩弧焊打底的焊层厚度控 制在２．８～３．２ ｍｍ范围内 引弧时提前１。５～４ ｓ输送氩 气．熄弧后适当延时５～１５ ｓ停气 氩弧焊打底过程中．需仔细检查根部焊缝．避 免根部焊道出现内凹、未焊透和氧化等可见缺陷。 打底完成按所制订工艺升温后．应及时进行次层焊 缝的焊接．以防止产生裂纹 ３．４．１０层间焊接及盖面焊接 为减小焊接变形．减小接头缺陷．由２名焊工 对称施焊。并采用多层多道焊．以降低焊接局部热 输入，避免产生粗大晶粒组织，提高冲击韧性，并 有效地防止各类裂纹的产生 为防止根部焊道烧穿和氧化．尽可能减小热输 入，第１层和第２层采用（ｂ２．４ ｍｍ焊条。第３层以 后采用西３．２ ｍｍ和４，４．０ ｍｍ焊条 焊接电流大小应 适中．不能为追求小的热输入而盲目使用小电流 若焊接电流调得过小．由于熔池的“铁液”黏度大。 流动性差，易造成未焊透、未熔合和夹渣等缺陷。 焊接电流、电弧电压控制在表３焊接工艺参数范围 内，在保证熔池清晰、熔合良好的前提下，适当提高 焊接速度。减小焊层厚度．达到降低热输入的目的 严格控制层间温度．每一层焊接前都要用远红 外测温仪进行测温．确保层温在工艺要求范围内 若出现层问温度快超过３５０℃时．应立即停止施焊． 待温度降下来后才能继续施焊。由于合金元素含量 高，熔池铁液的黏稠度高，应采用短弧焊．确保侧 壁熔合良好．并注意引弧和收弧的质量．以防止气 孔、夹渣、未熔合、裂纹等缺陷的产生。 在焊接时尽量减小摆动幅度．使其不超过所用 焊条直径的４倍，甚至采用不摆动．而选择快速焊 每层焊缝厚度应不大于施焊焊条的直径．使得后道 焊缝的焊接对前一道焊缝金属起回火作用．以改善 焊缝金属的组织．并且焊道之间要确保有序搭接、 完全熔合。焊道分布如图２所示。
图２焊道分布示意图 注意层间清理．应逐层进行检查．经自检合格 后，方可焊接次层．并注意多层多道焊的接头应错 开３０—５０ ｍｍ。施焊中，注意接头和收弧的质量，收 弧时应将熔池填满 ３．５热处理 ３．５．１ 预热 预热是防止产生冷裂纹的一项重要工艺措施 在不预热情况下，ＳＡ３３５一Ｐ９１的焊接裂纹达１００％． 根据焊接工艺卡．氩弧焊打底时的预热温度是１００ １５０ ｃＣ．焊条电弧焊时的预热温度为２００ ３００℃．加 热保护宽度每侧至少１５０ ｍｍ．可以避免产生冷裂 纹．采用远红外电加热等方法加热．用热电偶测温 并用温度记录仪记录全过程的温度 ３．５．２焊后热处理 焊接完毕后焊接接头温度降至１００～１２０。（＝时． 恒温时间≥１ ｈ．保证接头的马氏体转变．然后进行 焊后热处理。当焊接接头不能及时进行热处理时．