tSA335—91钢的焊接你工艺试验.doc

SA335P91钢的焊接工艺试验WeldingTechnologyVo1.29No.3Jun2000艺与应用?l9文章编号:1002.025X(2000103?0019-02SA335.P91钢的焊试验幅建省第一电力建设公可,福建长乐350200)搞要:奉文对SA335.P9I锕的焊接工艺特点.预热,呈接和焊膏热址理等工艺规范.盟提高冲击韧度逢径琏行了探讨,并对焊接接*进行了各项性能试验.取得良好的结果谊工艺应用千华能福州电厂二期工程35u机蛆的焊禧.取得西满成功美叠词:扞接工艺;皇苎:堡!塑羔;堡三茎垡茎中田分类号:TG457.6文献标识码:B1引言诵产华能福卅l电厂二期工程35Mw机组分别由英心MBEL公司提供锅炉,SIEMENS公司提供汽轮发电机组.锅炉过热器及主蒸汽管道均采用SA335一P91钢该钢种在80年代末开始在国外大型火力发电厂中广泛应用,近几年在国内引进机组开始应用.困对P91钢的焊接工艺性能了解不多.为保证T:程质量和顺利施工,对1:'91钢进行了焊接工艺试验.2P91钢的特点SA335.1:'91钢是一种改良型的9Cr一1Mo钢.社9Cr.1Mo马氏体钢中加入V,Nh等台金元素.具有良好的抗高温氧化和抗蠕变性能,许用应力在605时等同于TP3041I,在550660的许用应力明显高于l0CrMo910,TP304.X20CrMoVl21钢:与10CrMo91O钢相比,在同等的温度,压力条件下.管子壁厚可减小50%.3焊接工艺试验试验材料由SIEMENS公司提供材质牧稿日期:1999-07.204.2焊接工艺试验工件材料lOCrMo910,外径420mm.壁厚70HllIIl焊丝nG.R40(电力标准),直径0.8mm焊接工艺参数见表2.此外,预热温度120180,层间温度120160.焊后保温温度230280,焊后保温时问12h结果,共施焊34层.焊接时间8h裹2焊接工艺参数焊缝I脉冲l基值l脉冲J基值焊接速度J连丝速度lAr气流垃种类f电流l电流l时间I时间JJlllll翌:.:'I:!.打底焊l180l80l200l200ll00lI35040填充焊J380200j200l200lfl0l3800f50盖面焊l250l170IIO0lIO0l80l2500l50试验结果,采用计算机精确控制焊接参数,应用快-r#47./|SA335一P91.规格:4'273.94mmx2974mm:焊蝗为C9MV.1G.直径2.4mr盯;焊条为FOXC9MV,直径2.5.32,4一r2z6,2P91钢属李冷马氏体铜,该钢的.=227%.je焊接惟较差.焊接主要应防止冷裂纹和再热裂纹再热裂纹主要产生于有一定沉淀强化的盎=属材料,由P9I钢的性能可知,它有良好的韧性和塑性,S.P含量很低.加现冉热裂纹的敏感性相对较低.埘焊接有利资料表明,废钢在732焊后热处理不存在再热裂纹M题P91钢对冷裂纹有组织上的敏感性;在焊后的马氏体转变中,氢以过饱和状态残留于马氏体中,促使陔隆(域进一步脆化;由于焊后发生马氏体转变.使接头处的组织应力增大,P91钢一般用于大直径,大厚度管.结构刚性大.拘束应力太.焊接线能量较大时会造成层问组织过热.出现魏氏体组织,粗大晶粒和网状品界,这些组织易产生裂纹源.形成裂纹并扩展.从而造成冲击韧度下降冈此,焊接该钢种防止冷裂纹和提高冲it,-度是主要问题.采用氙弧焊打底,手工电弧焊盖面的方法管子埘接的坡几形式及尺寸见图I一该坡口有利于焊枪,焊丝的摆动.保证熔滴准确到位及背面成形.避免根部末焊速脉冲电流,更易获得良好的焊缝成形根部焊道的背面及盖面焊道的成形可按要求进行控制试件探伤榆杏表明.焊缝无缺陷,完全符合工艺标准5结论使用法国AUTOTIG600PC型垒位置自动钨极氩弧焊设备进高温高压厚壁管件的对接焊,操作方便.焊接效率高,焊缝质量好.焊缝金属填充量仅为下'焊的36%,施焊时间缩短三分之二.改善r焊._I二的工作条件,避免r人为因素对焊缝质量的影响该I一芏:对坡¨j的设计和加工提出更高的要求,t被焊管件的定位装卡要求也更精确另外,设备的适用范围受到一定的限制.2O-工艺与应用焊接技术2000年6月第29卷第3期透.根据外方提供的资料,确定焊接P91钢的加热规范,图2.I2I3760770ag圉1管于对罄坡口形式殛尺寸围2加热规范焊接工艺评定试验分别进行水平固定焊(VJ和垂直固定焊(H)严格控制焊接线能量,采用小规范多层多道焊.在焊接过程中严格控制层间温度,避免造成层问过热.焊接工艺参数见表1.裹1焊罄工艺参数层焊接焊丝,焊条扳焊接电流电弧电压氢气流量层问戎方洁直径/mm性【正面保护I厚度/L?nGn'/mn】耵c2.4正接951_0】0一】489232手弧焊2.5反接95一I2020248923手弧焊32反接10513O20248一10343一IO手弧焊反接】30】砷20248一1035焊前,坡口必须严格打磨除锈,焊条烘干温度不得超过250,保温2h,随用随取.为避免背面氧化,过热,焊接过程中管内必须进行克氩保护,流量46L/mln.4试验结果分析x射线探伤结果,12块试件中11块为I级,I块为级.断口试验均未发现焊接缺陷,试验结果合格.各项力学性能均台格(1)焊接操作工艺方面焊条为药皮过渡型.电阻大,焊接时电流过大,容易造成药皮保护不好;电流太小,易粘条必须选择适当电流值.所用焊条烘干温度不得大于280,否则将破坏药皮性能.由于焊接Pgl钢时液态金属流动性差,焊条脱渣性不好,容易产生夹渣,焊接过程中应认真清渣为提高接头冲击韧度,必须严格控制线能量.在可能的情况下,尽量采用小直径焊条,小焊接规范,一般焊接线能量控制在30kJ/era以下,在实际操作中只要控制焊层厚度和宽度即可.每一焊层厚度41111/I.宽度15mIn由于P91钢含铬量高,焊接时在接头和层问易产生氧化铬,造成接头处未熔台现象,故焊接过群中臆注意清理.收弧时应填满弧坑,防止产生裂纹:(2)焊接规范方面预热是防冷裂纹的有效措施施焊前必须把坡u两侧200mm范围预热至300350,焊接时保证在280以上,但不大于350oC,以利于焊工操作,保证打底焊质量,同时可适当降低焊接电流.由于P'91钢的Ms点为370oC,预热可延长Ms点到100oC的冷却时闻,有助于降低马氏体转变时的组织应力,有助于氢的逸出.防止产生裂纹试验发现.在同样的电流下,增加焊层厚度或提高层问温度,焊缝的冲击韧度均有下降的趋势;但层间温度过低,会增大冷却过程中的组织应力,且不利于氢的逸出层间温度应控制在200250oC.焊后的冷却过程是奥氏体向马氏体转变的过程.由于P'91钢奥氏体的转变孕育期较长,焊后必须空冷以使奥氏体完全转变为马氏体,保证接头的强度从实际情况看,由于P9I钢结构大,焊后高温状态空冷至Ms点以下往往时间很长(大大超过资料介绍的1h),空冷时应根据结构大小,环境温度,焊后应力等情况而定,空冷至100后才能进行焊后热处理.为尽可能降低接头的残余应力,促使焊缝区氢选出,应选用较高的焊后热处理温度.但温度过高,会降低接头的强度,促使碳化物聚集和长大;温度过低又达到匹火效果.当回火温度低于732oC时,1x)1钢的蠕变断裂塑性会降低为得到综合的力学性能并改善组织,焊后热处理温度选用750770oC,恒温25h.升降温速度在300以上时控制在2.5/nlin5工程焊接该】一艺应用在华能福州电厂二期工程4号机组的锅炉,汽水管道的P91钢焊接中,取得满意的效果,焊缝经x射线探伤一次合格率为99%,各项性能均达到要求6结论【1在正确的工艺条件下,tx)1钢完全可以获得优质焊接质量.取得综合性能良好的焊接接头.(2)对P91钢制定的工艺参数和焊接措施是正确的所提出的工艺报告书用于焊工培训和华能福州电广lI期【一程4号机组的焊接,得到满意的效果.(3J提高P91钢的冲击韧度值必须严格控制线能量和层问温度,即采用多层多道焊,每一焊层厚度4Iim.宽度15111111,层问温度控制在200250.L4)由于P'91锕s.P含量低,塑性较好,对于小口径,薄壁,焊后应力不大的管件,焊后冷至室温(O以1再进行高温I目J凡处理.可进步探索参考文献I】范崇奠.马跃根镉炉用钢厦其性能简介fZ】993.2】sD34【卜89火力发电广锅炉,压力容器埠接工艺评定规程【S3】周振丰属熔焊原理厦工艺【M1.北京:机械工业出版杜,(41手劭忠.高参数大机组建设中的焊接拄术特点fz