P92钢焊接特点

1、2014.03.10 A .预热预热 焊接开始前，对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施。焊接开始前，对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施。 B 后热后热 焊接后立即对焊件的全部（或局部）进行加热或保温，使其焊接后立即对焊件的全部（或局部）进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施。它不等于焊后热处理。缓冷的工艺措施。它不等于焊后热处理。 C .预热温度预热温度 按照焊接工艺的规定，预热需要达到的温度。按照焊接工艺的规定，预热需要达到的温度。 D .后热温度后热温度 按照焊接工艺的规定，后热需要达到的温度。按照焊接工艺的规定，后热需要达到的温度。 E .焊后热处理焊后热处理 焊后，为改善焊接接头

2、的组织和性能或消除残余应力而进行焊后，为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理的热处理。 1）延长焊接时熔池凝固时间，避免氢致裂纹；2）减缓冷却速度，提高抗裂性；3）减少温度梯度，降低焊接应力；4）降低焊件结构的拘束度。焊前预热的目的焊前预热的目的1）工件的焊接性，主要取决于含碳量和合金元素含量；2）焊件的厚度、焊接接头型式和结构拘束程度；3）焊接材料的含氢量；4）环境温度。预热温度的确定预热温度的确定 预热温度和道间温度的选择不仅与钢材和焊条的预热温度和道间温度的选择不仅与钢材和焊条的化学成分有关，还与焊接结构的刚性、焊接方法、环化学成分有关，还与焊接结构的刚性、焊接方法、环境

3、温度等有关，应综合考虑这些因素后确定。境温度等有关，应综合考虑这些因素后确定。 预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域的均匀性，对降低焊接应力有着重要的影响。局部预的均匀性，对降低焊接应力有着重要的影响。局部预热的宽度，应根据被焊工件的拘束度情况而定，一般热的宽度，应根据被焊工件的拘束度情况而定，一般应为焊缝区周围各三倍壁厚，且不得少于应为焊缝区周围各三倍壁厚，且不得少于150-200毫毫米。如果预热不均匀，不但不减少焊接应力，反而会米。如果预热不均匀，不但不减少焊接应力，反而会出现增大焊接应力的情况。出现增大焊接应力的情况。 1）含碳量0.35%

4、的碳素钢及其铸件，管材壁厚26mm，预热温度 100-150；2）15CrMo管材壁厚10m；预热温度 150-200；3）12Cr1MoV 预热温度200-300；4）12Cr2MOWVB、12Cr2MO、10CrMO910管材壁厚6m预热温度250-300；5）9Cr1Mo 管材任意壁厚、预热温度 200-250；注：1. 预热宽度从对口中心算起，每侧为焊件厚度的3倍，且不得小于150mm-200mm；2. 当工件厚度超过200mm时，可适当提高预热温度，但一般不超过400度；3当环境温度低于0度时，均须预热，且在始焊处100mm范围内预热，大于等于150度。钢材焊接预热温度钢材焊接预热温

5、度1焊后热处理的目的：降低焊接残余应力，获得一定的金相组织和相应的各项性能。1）松弛焊接残余应力；2）改善组织和提高综合性能；3）除氢及稳定成分（低合金钢和中合金钢只要在300度下，保温2-4小时，即可达到去氢的目的。2焊后热处理规范包括：热处理种类、加热温度、保持时间、和升降速度等；焊后热处理的作用焊后热处理的作用 对焊件进行多层多道焊时，当焊接后道焊逢时，对焊件进行多层多道焊时，当焊接后道焊逢时，前道焊缝的最低温度，称为道间温度。对于要求预前道焊缝的最低温度，称为道间温度。对于要求预热焊接的材料，当需要进行多层多道焊时，其道间热焊接的材料，当需要进行多层多道焊时，其道间温度应等于或略高于预

6、热温度，如道间温度低于预温度应等于或略高于预热温度，如道间温度低于预热温度，应重新进行预热。热温度，应重新进行预热。 （焊接奥低体不锈钢时，为保持焊接接头有较高（焊接奥低体不锈钢时，为保持焊接接头有较高的耐蚀性，需要有较快的冷却速度，因此此时需要的耐蚀性，需要有较快的冷却速度，因此此时需要控制较低的道间温度，即在前道焊缝冷却到较低温控制较低的道间温度，即在前道焊缝冷却到较低温度时，再进行后道焊缝的焊接。）度时，再进行后道焊缝的焊接。）焊后消氢处理（后热）：焊后消氢处理（后热）： 是指在焊接完成以后，焊缝尚未冷却至是指在焊接完成以后，焊缝尚未冷却至100以下时，进行的低温热处理。一般规范为加热到

7、以下时，进行的低温热处理。一般规范为加热到250350，保温，保温2-4小时。焊后消氢处理的主要作小时。焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止电用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止电站低、中、高合金钢焊接时因工艺需要或中断焊接站低、中、高合金钢焊接时因工艺需要或中断焊接等原因所产生焊接裂纹的效果极为显著。等原因所产生焊接裂纹的效果极为显著。在焊接过程中，由于加热和冷却的不均匀性，以及构件本身产生拘束或外加拘束，在焊接工作结束后，在构件中总会产生焊接应力。焊接应力在构件中的存在，会降低焊接接头区的实际承载能力，产生塑性变形，严重时，还会导致构件的破坏。焊后高温回火热

8、处理是使焊好的工件在高温状态下，常用的方法有两种：一是整体高温回火，即把焊件整体放入加热炉内，缓慢加热到一定温度，然后保温一段时间，最后在空气中或炉内冷却。用这种方法可以消除80%-90%的焊接应力。另一种方法是局部高温回火另一种方法是局部高温回火，即只对焊缝及其附近区域进行加热，然后缓慢冷却，电站合金钢材料在焊接以后，其焊接接头会出现淬硬组织，使材料的机械性能变坏。此外，这种淬硬组织在焊接应力及氢的作用下，可能导致接头的破坏。经过热处理以后，焊后焊后热处理的作用热处理的作用 A . A . 预热温度预热温度 任何焊接操作开始之前，焊接区域内工作的瞬时温任何焊接操作开始之前，焊接区域内工作的瞬

9、时温度一般用最低值表示，而且通常与最低的道间温度度一般用最低值表示，而且通常与最低的道间温度相同。相同。 B B 道间温度道间温度 多道焊缝及相邻母材在施焊下一焊道之前的瞬时温多道焊缝及相邻母材在施焊下一焊道之前的瞬时温度。道间温度一般用最高值表示。度。道间温度一般用最高值表示。 C .C .预热维持温度预热维持温度 焊接中断时焊接区域必须要保持的最低温度。焊接中断时焊接区域必须要保持的最低温度。 D .D .测量点测量点 温度一般在正对着焊工的工件表面，距坡口边缘温度一般在正对着焊工的工件表面，距坡口边缘4 4倍板厚，且不超过倍板厚，且不超过50mm50mm的距离处测量（见图的距离处测量（见

10、图1 1）。）。这一规定适用于焊缝处工件厚度这一规定适用于焊缝处工件厚度t t不超过不超过50mm50mm的场合。的场合。 E. E. 测量时间测量时间 道间温度应在电弧经过之前的焊接区域内瞬时测得。道间温度应在电弧经过之前的焊接区域内瞬时测得。 如果对预热维持温度有规定时，应在焊接中断期间予以监测。如果对预热维持温度有规定时，应在焊接中断期间予以监测。F. F. 测试设备测试设备 用于温度测量的设备应在焊接工艺规程中明确，如：用于温度测量的设备应在焊接工艺规程中明确，如： 热敏材料，如：蜡笔或油漆（热敏材料，如：蜡笔或油漆（TSTS）；）； 接触式测温仪（接触式测温仪（CTCT）；）； 热电

11、偶（热电偶（TETE）；）； 非接触式光学或电子测温装置（非接触式光学或电子测温装置（TBTB）。）。G. G. 测试报告测试报告 要求提供测试报告时，测试报告应参照要求提供测试报告时，测试报告应参照GB/T18591-2001GB/T18591-2001标准并按照标准并按照焊接工艺规程要求给出下列内容：焊接工艺规程要求给出下列内容： 测得的预热温度，测得的预热温度， 测得的道间温度，测得的道间温度， 测得的预热维持温度，测得的预热维持温度，。 多层多道焊时，在施焊后继焊道之前，其相邻焊道多层多道焊时，在施焊后继焊道之前，其相邻焊道应保持的最低温度（多道焊缝及相邻母材在施焊下一应保持的最低温度

12、（多道焊缝及相邻母材在施焊下一焊道之前的瞬时温度。道间温度一般用最高值表示。）焊道之前的瞬时温度。道间温度一般用最高值表示。）待 焊 区前 一 道 焊 缝焊 接 处道 间 温 度 测 量 区（ 10 20）道 间 温 度 测温 区 含碳量0.35%（20、ZG25、16Mn，SA-210C，最高温度580-620 壁厚25-37.5mm；恒温时间：1.5小时；壁厚37.5-50mm；恒温时间：2小时；壁厚50-75mm；恒温时间：2.25小时；壁厚75-100mm；恒温时间：2.5小时； 2）12CrMo （0.5Cr-0.5Mo）、 最高温度650-700。15CrMo、ZG20CrMo（1

13、Cr-0.5Mo）最高温670-700 。 3）12Cr1MoV（ZG20CrMOV）最高温度720-750。 4）9Cr1Mo (T91、T92、P91、P92) 最高温度750-770。 5）SA213-T23预热温度150-200。焊后热处理最高温度720-750。常用材料的热处理温度和时间常用材料的热处理温度和时间 采用特殊的精炼技术，包括碱性炉脱采用特殊的精炼技术，包括碱性炉脱S.P.S.P.、电炉、电炉精炼等。精炼等。 低的含碳量：降低硬度，改善焊接性。低的含碳量：降低硬度，改善焊接性。 用钒、铌元素微合金化，并控制硼和氮元素，用钒、铌元素微合金化，并控制硼和氮元素，实现细晶粒。实

14、现细晶粒。 用调质处理获得：固溶强化、界面强化、位错用调质处理获得：固溶强化、界面强化、位错强化、颗粒强化、板条马氏体强化等复合强化。强化、颗粒强化、板条马氏体强化等复合强化。 与焊接冶金的区别：焊接冶金很难在短时内实与焊接冶金的区别：焊接冶金很难在短时内实现其强化目的，合金元素依据焊材过渡来完成，其他现其强化目的，合金元素依据焊材过渡来完成，其他性能靠焊接热输入及焊后热处理完成性能靠焊接热输入及焊后热处理完成 。 在在SA213 - TP304H、TP347H基础上发展基础上发展的的TP347HFG、super-304H等；还有等；还有20-25系，如系，如HR3C、NF709等，这些材料的

15、使用壁等，这些材料的使用壁温达温达650750，可用于汽温高达，可用于汽温高达600的过热器与再热器管束，具有足够的蠕变断的过热器与再热器管束，具有足够的蠕变断裂强度和很好的抗高温腐蚀性能。裂强度和很好的抗高温腐蚀性能。super 304H钢，即钢，即304H。该钢具有高的持久强度，。该钢具有高的持久强度，600750许用应力比许用应力比TP347H高高25。并具有良好的组织稳定性。并具有良好的组织稳定性。 目前推出的细晶粒TP347H钢是对传统的金属学理论的突破，与同钢种粗晶粒钢相比提高了耐蒸汽腐蚀性能，且许用应力也提高20。细晶粒需经过两次高温处理： （a）软化处理软化处理：加热到1250

16、或1300； （b）固溶处理固溶处理：加热到1200。软化处理温度愈高，以NbC形式析出的Nb的含量愈高。细晶粒组织能加快Cr通过晶界的扩散迁移，并与氧形成一层细密的富Cr氧化（Cr23）,从而防止钢材被蒸汽氧化新型耐热钢化学成分表新型耐热钢化学成分表 钢种 C Si Mn Ni Cr Mo W V Nb B 其它 15NiCuMoNb5-6-4 0.17 0.25 0.50 0.80 1.20 1.00 1.30 0.30 0.25 0.50 0.015 0.045 T23 0.04 0.10 0.50 0.10 0.60 1.90 2.60 0.05 0.30 1.45 1.75 0.20

17、 0.30 0.02 0.08 0.0005 0.006 N0.030 T24 0.05 0.10 0.15 0.45 0.30 0.70 2.20 2.60 0.70 1.10 0.20 0.30 0.0015 0.002 N0.012 9Cr1Mo 0.10 0.50 0.40 9.0 1.0 N 0.02 Mod9Cr1Mo 0.10 0.35 0.45 0.2 9.0 1.0 0.21 0.08 N 0.05 NF616(SA213-T92, SA355-P92) 0.07 0.06 0.45 9.0 0.05 1.80 0.20 0.05 0.04 N 0.06 新型新型912Cr钢

18、持久强度（钢持久强度（MPa）钢种钢种105h持久强度持久强度600650Mod 9Cr1Mo3920改良改良9Cr1Mo9849P9213272TB919698TB12206108HCM12A12864TP304H9766 奥氏体-铁素体型双相不锈钢，室温下组织为奥氏体铁素体。通常铁素体的体积分数不低于50。这类钢是在188型基础上，添加更多的Cr、Mo、Si等扩大铁素体相的元素或降低含碳量而得到的。与奥氏体不锈钢相比，强度显著提高，而热裂纹倾向则减小。双相不锈钢通常以固溶状态供货，典型钢种有185型的00Cr18Ni5Mo3Si2、225型的00Cr22Ni5Mo3N、255型的 00Cr

19、25Ni5Mo3N等。匹配的焊条型号为：E2553钢材的钢材的Ac1临界点临界点1. 在焊接工程中担任管理或技术负责人的焊接技术人员应取在焊接工程中担任管理或技术负责人的焊接技术人员应取得中级及以上职称并取得电力行业得中级及以上职称并取得电力行业焊接工程师证书焊接工程师证书资格。资格。2.焊接技术人员应具备中专以上文化程度并经过专业技术培焊接技术人员应具备中专以上文化程度并经过专业技术培训，取得相应的资格证书训，取得相应的资格证书;3.焊接技术人员应有不少于一年的专业技术实践焊接技术人员应有不少于一年的专业技术实践;4. 焊接专业的质量负责人应具备中专及以上文化程度并取得焊接专业的质量负责人应

20、具备中专及以上文化程度并取得焊接质量检查高级证书焊接质量检查高级证书资格资格5.火力发电厂焊接工程中的焊接质量检查人员应具备初中以火力发电厂焊接工程中的焊接质量检查人员应具备初中以上文化程度，具有一定实践经验和技术水平；上文化程度，具有一定实践经验和技术水平；6. 焊接质量检查人员应经过专门技术培训，具备相应的质量焊接质量检查人员应经过专门技术培训，具备相应的质量管理知识，并取得相应的资格证书管理知识，并取得相应的资格证书; 焊接人员资质要求焊接人员资质要求1.焊工与焊接操作工应按照焊工与焊接操作工应按照DL/T679的规定参加焊工技术考的规定参加焊工技术考核，取得电力行业核，取得电力行业焊工

21、合格证书焊工合格证书。2.按照考试合格项目适用范围从事焊接工作。按照考试合格项目适用范围从事焊接工作。3.焊工在上岗前必须进行模拟练习经外观检查合格、焊工在上岗前必须进行模拟练习经外观检查合格、RT合格合格现场监理确认方可承担考试合格项目所适用范围的焊接工作。现场监理确认方可承担考试合格项目所适用范围的焊接工作。4. P92钢的上岗练习在外观检查合格、钢的上岗练习在外观检查合格、RT合格的同时还需增合格的同时还需增加每人一组的焊缝冲击试验加每人一组的焊缝冲击试验(这一数据很重要可视为产品的见证这一数据很重要可视为产品的见证件件)合格后才允许上岗。合格后才允许上岗。在这里必须明确和统一的是：应检

22、查是否持有电力行业的焊在这里必须明确和统一的是：应检查是否持有电力行业的焊工合格证，单有技术监督局焊工合格证的焊工不能替代电力行工合格证，单有技术监督局焊工合格证的焊工不能替代电力行业合格证业合格证。 多数单位的热处理技术人员没有经过专门的技术培多数单位的热处理技术人员没有经过专门的技术培训训, 没有相应的资格证书。可能他们都是焊接专业的本科没有相应的资格证书。可能他们都是焊接专业的本科生，但对工程、对专业标准的理解是远远不够的。特别是生，但对工程、对专业标准的理解是远远不够的。特别是热处理技术人员，大多是焊接技术人员兼管，有的是热处热处理技术人员，大多是焊接技术人员兼管，有的是热处理班长代管

23、技术。都显现出对热处理知识的不足。理班长代管技术。都显现出对热处理知识的不足。 我国在很长时间，电厂用的都是简单的低合金钢，我国在很长时间，电厂用的都是简单的低合金钢，对热处理温度不十分敏感，热处理的效果难以显现，这给对热处理温度不十分敏感，热处理的效果难以显现，这给人们造成一种错觉：焊接热处理的技术含量不高，帮工也人们造成一种错觉：焊接热处理的技术含量不高，帮工也可以干。长此以往，热处理的管理远落后于焊接管理。现可以干。长此以往，热处理的管理远落后于焊接管理。现在，加入了少量多合金元素的新钢种不断涌现，对温度是在，加入了少量多合金元素的新钢种不断涌现，对温度是十分敏感的，要求具有更高的热处理

24、技术。十分敏感的，要求具有更高的热处理技术。 螺栓孔*4充氩孔保温棉铝板铁丝充氩管螺栓孔*4充氩孔保温棉铝板铁丝充氩管A r耐 高 温胶 带水 溶 纸a) Di349a) Di34972-5G a) Di34972-5G a) Di34972-5G72-5G远红外电阻加热设备远红外电阻加热设备 DWK系列系列 Proheat 35型电感应加热设备是由美国米勒公司生产的，是先进的热处理设备之一。该设备是电感应加热，其原理是：热源从工件的近表面发热，向工件内部传导。其功率为35kW，频率5千3万HZ，属高频感应加热。加热时，输出电流、电压、频率和功率通过微电脑自动匹配，所有数据均为电脑储存。加热导

25、线为柔性线，内通水冷却。保温棉为耐高温、可重复使用的环保型产品。Proheat 35型电感应加热设备型电感应加热设备新型感应加热设备特点 由感应加热电源、时间-温度控制器、感应加热毯（带）、记录仪、水冷却器及附件组成。 其输出频率在5KHz30KHz。输出功率有5KW、20KW、25KW、35KW。野外作业可配备相应输出功率的发电机来驱动。 感应加热毡（带）具有良好的柔韧性；可自动选择热电偶进行控温。柔性陶瓷电加热和感应加热比较 试验表明：对63092mm的P92钢管，升温到770时，柔性陶瓷电加热下内外壁温差3050，中频感应加热20。感应线圈绝热层钢管涡流层管子加热器管道外的管道外的6支热

26、电偶支热电偶热坝、感应加热电缆布置热坝、感应加热电缆布置 Preheat35热处理机在对热处理机在对P92钢焊后热处理时当温钢焊后热处理时当温度升至度升至730左右时温度将无法继续上升，存在左右时温度将无法继续上升，存在着热坝现象。改进后的着热坝现象。改进后的Preheat35热处理机目前热处理机目前是通过采用是通过采用210KW二根绳状加热器来克服热坝二根绳状加热器来克服热坝现象，热坝热电偶需单独布置。开始时，绳状加现象，热坝热电偶需单独布置。开始时，绳状加热器捆扎在感应加热电缆二侧热器捆扎在感应加热电缆二侧,但经过实践发现捆但经过实践发现捆扎在焊缝二侧效果会更好。扎在焊缝二侧效果会更好。

27、热坝加热器绑扎完成后，然后进行保温棉和感热坝加热器绑扎完成后，然后进行保温棉和感应加热电缆的布置应加热电缆的布置.保温棉宽度为保温棉宽度为1200 mm，感应，感应加热电缆宽度为加热电缆宽度为450 mm（15圈）。为了防止加圈）。为了防止加热器在加热过程中脱落，因此在二端用保温棉进热器在加热过程中脱落，因此在二端用保温棉进行包扎固定。行包扎固定。 热坝、感应加热电缆布置热坝、感应加热电缆布置热坝、感应加热电缆布置热坝、感应加热电缆布置管内、外壁温差：管内、外壁温差：#1点点 - #3点点 = 769 - 750 = 19#2点点 - #4点点 = 769 - 753 = 16等效点等效点#5

28、与与#3点的点的温差：温差： #5点点 - #3点点 = 769 - 750 = 19预热、道间和马氏体转变温度预热、道间和马氏体转变温度预热温度GTAW：150200；SMAW：200250。预热采用柔性陶瓷电阻加热，热电偶控温，每侧预热宽度不小于壁厚的三倍。道间温度：200250道间温度不应超过250，尽量控制在下限。采用远红外测温仪和测温笔对道间温度进行测温。焊接后需冷至80100，恒温2h。P92钢的主要性能钢的主要性能 P92钢的线膨胀系数与P91钢相同，比奥氏体钢低，甚至还低于P22钢的线膨胀系数，故P92钢在机组启动和停止时，抗疲劳损伤的能力不仅会优于奥氏体钢，也会比P22钢强，

29、导热率与P91钢相同，比奥氏体钢高。 具有良好的物理性能具有良好的物理性能 T91/ P91、T92/ P92、T22/ P22 和和TP316钢的热导率比较钢的热导率比较 T91/ P91、T92/ P92、T22/ P22 和和TP316钢的线膨胀系数比较钢的线膨胀系数比较 具有比具有比P91钢更高的高温蠕变断裂强度钢更高的高温蠕变断裂强度 P92钢的常温强度和高温强度高于P91钢。根据各国测试结果，按 照ASME标准估算出来的550、600和625等不同温度下10万小时P92钢的蠕变断裂强度分别为199MPa 、131MPa和101MPa；而P91钢在相应温度下的蠕变断裂强度分别为141

30、MPa 、98MPa和68MPa。可以明显地看到P92钢的高温蠕变强度比P91钢高出很多。 几种钢的高温蠕变强度比较见下图所示。 几种钢的高温蠕变强度比较几种钢的高温蠕变强度比较具有优异的常温冲击韧度具有优异的常温冲击韧度 从P92（NF616）钢的冲击韧度温度曲线图所示，它和P91钢的情况大致相同，远比EM12（9Cr2MoVNb）钢的韧度好。P92钢不仅具有比传统钢明显优越的高温性能，而且还有优异的常温韧度。 P92P92钢冲击钢冲击- -试验温试验温度曲线度曲线焊接裂纹敏感性比传统的铁素体耐热钢低焊接裂纹敏感性比传统的铁素体耐热钢低 从斜Y型拘束试验测试图中可以看出，P92钢只需要预热到

31、100，P91钢需要预热到180，裂纹率为零，而P22钢要预热到300才能达到。HCM2S、T91、T22钢的斜钢的斜Y型拘束裂纹试验结果比较型拘束裂纹试验结果比较 P92钢斜钢斜Y型拘束裂纹试验型拘束裂纹试验 试验结果试验结果P92钢时效倾向钢时效倾向 时效倾向发生在时效倾向发生在550550650650的范围内的范围内 P92钢经3000小时时效后，其韧度下降了许多。P92钢的冲击功从时效前的220J左右降到了70J左右，在3000小时时效以后，冲击功继续下降的倾向不明显，冲击功将稳定在时效3000小时的水平。时效倾向发生在550650的范围内，这个温度范围正是该钢材的工作温度范围。 母材

32、具有明显的时效倾向，与母材成分相近的焊缝也会有同样的倾向。焊缝韧度焊缝韧度整个焊接接头的薄弱环节在焊缝，表现为焊缝韧度比母材整个焊接接头的薄弱环节在焊缝，表现为焊缝韧度比母材低很多，尤其是厚壁构件低很多，尤其是厚壁构件. .P92焊接接头韧性（厚壁大径管焊接接头韧性（厚壁大径管)焊缝金属韧度不及母材的原因焊缝金属韧度不及母材的原因 焊缝金属韧度不及母材的原因，在于焊缝金属是从温度非常高的熔融状态冷却下来的铸造结构，它没有机会经过TMCP过程（Thermal-Mechanical Control Process）即冶炼和热轧加工制作过程，晶粒得不到细化，Nb等微合金化元素还固熔在基体内，没有机会

33、充分析出的缘故。 由于由于P92钢具有明显的时效倾向，与母材成钢具有明显的时效倾向，与母材成分相近的焊缝也会有同样的倾向。为了避免焊缝分相近的焊缝也会有同样的倾向。为了避免焊缝金属时效后韧性过低，提高焊缝金属时效前的原金属时效后韧性过低，提高焊缝金属时效前的原始韧性，为时效留出一定的余量，是始韧性，为时效留出一定的余量，是P92钢大口钢大口径厚壁管道焊接的主要问题。围绕焊缝韧度这个径厚壁管道焊接的主要问题。围绕焊缝韧度这个关键问题，我们从焊材的选型、焊接中的预热、关键问题，我们从焊材的选型、焊接中的预热、层间温度、焊接热输入量（表现为每层焊道的焊层间温度、焊接热输入量（表现为每层焊道的焊缝增高

34、厚度）、热处理温度以及大口径厚壁管道缝增高厚度）、热处理温度以及大口径厚壁管道焊后热处理方法等焊后热处理方法等P92P92钢的出现对大型火力发电厂的设计和运行钢的出现对大型火力发电厂的设计和运行带来了很大的益处，但对工程的焊接施工也带来了很大的益处，但对工程的焊接施工也带来了技术上的挑战，与常规的低合金耐热带来了技术上的挑战，与常规的低合金耐热钢不同，这种新型的耐热钢的优异性能来源钢不同，这种新型的耐热钢的优异性能来源于钢管制造时对于组织的精确控制。于钢管制造时对于组织的精确控制。 焊接接头是热力管道中最薄弱的环焊接接头是热力管道中最薄弱的环节，如果在现场安装中不能严格执行正确的节，如果在现场

35、安装中不能严格执行正确的工艺，没有按工艺规程的规定施焊，热处理工艺，没有按工艺规程的规定施焊，热处理将不可能得到合适的组织，这种结果将导致将不可能得到合适的组织，这种结果将导致P92P92钢管道高温强度显著下降，而使部件早期钢管道高温强度显著下降，而使部件早期失效。失效。 保温材料宽度的选择保温材料宽度的选择 根据热处理规程根据热处理规程DL/T819-2002，最小保温宽度，最小保温宽度GCB为为10tW及及HB+200的最大值。从表的最大值。从表1中可以看出中可以看出GCB0GCB，保温宽度采用保温宽度采用GCB0可以更好的控制管道轴向的温度梯度可以更好的控制管道轴向的温度梯度及减少加热区

36、的热量的损失。及减少加热区的热量的损失。 保温材料厚度的选择保温材料厚度的选择 保温材料的厚度直接影响了所需加热器的功率，我们要求保温材料的厚度直接影响了所需加热器的功率，我们要求保温材料的厚度必须保温材料的厚度必须50mm。 保温材料的包扎保温材料的包扎 根据温度梯度的分布及传导情况，基本上为上部到下部，根据温度梯度的分布及传导情况，基本上为上部到下部，从薄件往厚件，逐渐加厚，且包扎紧密、牢固。从薄件往厚件，逐渐加厚，且包扎紧密、牢固。 硅酸铝保温材料的选择硅酸铝保温材料的选择1.硅酸铝产品应采用优质的焦宝石作为原料。硅酸铝产品应采用优质的焦宝石作为原料。2.经电阻炉经电阻炉2000c左右的

37、高温加热，使焦宝石左右的高温加热，使焦宝石 熔融成浆状。熔融成浆状。3.经压缩空气吹制或经特殊拉丝成型。经压缩空气吹制或经特殊拉丝成型。4.经剪切加工成块状或卷状。经剪切加工成块状或卷状。5.硅酸铝产品应符合国标硅酸铝产品应符合国标JB/T16400-2003绝热用硅酸铝棉及其制品绝热用硅酸铝棉及其制品规定的技术要求。规定的技术要求。5.硅酸铝产品应具有：重量轻、热稳定性好、硅酸铝产品应具有：重量轻、热稳定性好、 质地柔软、富有弹性。质地柔软、富有弹性。6.具有优良的隔热、保温、防火性能，具有优良的隔热、保温、防火性能，AL2O3+Si2 含量达含量达99%的高纯度。的高纯度。 当焊缝整体焊接

38、完毕，对当焊缝整体焊接完毕，对P92P92钢钢大径厚壁管的焊接接头冷却到大径厚壁管的焊接接头冷却到8080100100保温，根据壁厚不同保温保温，根据壁厚不同保温1 13 3小时，待小时，待P92P92钢整个接头区域温度均钢整个接头区域温度均已降低到已降低到MsMs点以下。此过程中热处点以下。此过程中热处理工应拆除预热时的加热带、保温理工应拆除预热时的加热带、保温层，重新安装、点固热电偶、加热层，重新安装、点固热电偶、加热带、保温层，为焊后热处理作好准带、保温层，为焊后热处理作好准备，待工件的金相组织全部转变成备，待工件的金相组织全部转变成为马氏体后应及时进行焊后热处理。为马氏体后应及时进行焊

39、后热处理。温控系统误差测量温控系统误差测量 热处理温控设备在长时间运行后，由于元器件老化等热处理温控设备在长时间运行后，由于元器件老化等原因，温控设备会产生较大的误差。在对马氏体耐热钢进原因，温控设备会产生较大的误差。在对马氏体耐热钢进行热处理之前应该用高精度的电位差计（热工行热处理之前应该用高精度的电位差计（热工1045表计）表计）对温控系统进行误差测量，在温度设定时相应的扣除数值。对温控系统进行误差测量，在温度设定时相应的扣除数值。测温系统的温度补偿测温系统的温度补偿 由于热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶由于热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端

40、子上，它本身并不能消除冷的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度用其他修正方法来补偿冷端温度t00时对测温的影响。时对测温的影响。热处理温控系统热处理温控系统消氢处理消氢处理 当焊接接头不能及时进行焊后热处理时，应于焊后待工件的金相组织全部转变成为马氏体后立即做加热温度为350、恒温小时的后热处理。 焊接接头的焊后热处理焊接接头的焊后热处理 是将焊件以一定的升温速率加热到P92钢相变温度Ac1以下，保温一定时间，然后焊件以一定的速率冷却至室温，以改善焊接接头

41、的金相组织、性能和消除残余应力的一种焊接热处理工艺。柔性陶瓷电阻加热器的主要品种有绳型加热器（索壮加热器）、柔性陶瓷电阻加热器的主要品种有绳型加热器（索壮加热器）、指状加热器、履带式加热器（片状加热器），以及由履带加热指状加热器、履带式加热器（片状加热器），以及由履带加热器派生的异型加热器、吸铁式加热器、哈夫式加热器。器派生的异型加热器、吸铁式加热器、哈夫式加热器。 柔性陶瓷电阻加热器的柔性陶瓷电阻加热器的工作温度不超过工作温度不超过1000。柔性陶瓷。柔性陶瓷电阻加热器主要材料由电阻加热器主要材料由电阻丝、陶瓷管（块）以及引出线、接电阻丝、陶瓷管（块）以及引出线、接插件组成。插件组成。生产加

42、热器选择优质的材料是关键。生产加热器选择优质的材料是关键。 电阻丝是柔性陶瓷电阻加热器最为关键的材料，电阻丝的优电阻丝是柔性陶瓷电阻加热器最为关键的材料，电阻丝的优劣直接关系到加热器的温升及使用寿命。所以选用电阻丝时，劣直接关系到加热器的温升及使用寿命。所以选用电阻丝时，应选用大企业炼制的符合国家标准的应选用大企业炼制的符合国家标准的(GB/T1234-1992)、CY20N180镍铬丝，单股丝径以镍铬丝，单股丝径以0.3-0.4mm为宜。为宜。 陶瓷管（块）是柔性陶瓷电瓷电阻加热器的另一关键材陶瓷管（块）是柔性陶瓷电瓷电阻加热器的另一关键材料，直接影响加热器的导热及使用寿命。陶瓷管（块）应符

43、料，直接影响加热器的导热及使用寿命。陶瓷管（块）应符合以下主要技术参数：合以下主要技术参数： 1、软化温度、软化温度1200 2、抗冲击强度、抗冲击强度7KG/2 3、绝缘强度、绝缘强度20KV/ 4、抗震性能在温度、抗震性能在温度750时淬入时淬入25的水中三次不开裂。的水中三次不开裂。 引出线的长度：引出线的长度：10KW的加热器应的加热器应80，其中冷端紫，其中冷端紫铜线的长度应铜线的长度应40，绳型加热器的铜线引出线的长度，绳型加热器的铜线引出线的长度应应50，铜线截面积应，铜线截面积应10mm2。 接插件采用承接式接插件。接插件采用承接式接插件。 陶瓷管、块是另一关键材料陶瓷管、块是

44、另一关键材料柔性陶瓷电阻加热器的选用 首先了解热处理的工件、管径及壁厚，确定加热器的几何图形。加热器的长度=管径+10mm(瓷块厚度)。宽度为管径的8-10倍。从而得出加热器的面积。根据加热器的面积按4.5-5W/2计算加热器的功率。 柔性陶瓷电阻加热器的功率一般可设定为10KW、5KW、3.3KW、2.5KW、2KW、1.6KW、1.25KW。功率5KW以下，2片（根）或2片（根）以上串联使用的加热器所设定的电压、功率应能符合串联使用的电压、功率。 柔性陶瓷电阻加热器的功率确定后，即可确定加热器的额定电流电压，冷态电阻值。加热片的选择 两片（根）或两片（根）以上的串联使用的加热器，面积（长度

45、）、引出线长度、冷态电阻值应相同，否则影响准确测温、控温。 273273或273273以上管径加热器时应分成两片布置。便于热处理时分区测温、控温。两片以上组合使用的加热器，不要在安装过程中拼装，否则当一片损坏时，另一片也只能报废，造成浪费。 选用5m或5m以下绳型加热器时，应选择中、小碗型瓷管，弯曲度缠绕性更好，便于小管径管道的热处理使用。 加热器的测量 加热器的两端引出线上安装承接式接插件，一端安装公插件、一端安装母插件，也可应用带两个带M6丝孔的接插件，用螺钉旋紧。 加热器使用前，首先进行几何面积的检测，中等瓷块编织成的加热器，长度误差正10，负15，特小瓷块编织成的特小加热器长度误差正6

46、，负12，宽度误差10。 绳型加热器的长度公差保证正在 10以内。 几何图形面积测定后，根据设定的冷态电阻值测试冷态电阻，其设定的电阻值与实测的电阻值误差3%。加热器的性能测定每季进行一次加热器的性能测定: 耐压测定：通过2000V交流电一分钟不被击穿。 绝缘电阻测定：在温度400时400M 高温漏电测定：在温度7500.5mA/KW。 加热器经检验测定后，在接插件上贴上标签，并按片建立档案：注明生产厂家、加热器名称、尺寸、工作电压、电流、冷态电阻值、功率及质量证明书。 柔性陶瓷电阻加热器存在的问题一、由于物价不断上涨，市场的恶劣竞争，购货方往往不能准确掌握招标尺度，有时买的不能用，谁价格低就

47、定谁的货，因而市场上柔性陶瓷电阻加热器出现了以次充好，以劣充优，鱼龙混杂的状态。产品质量不断下降，直接影响加热器的使用寿命。二、绳型加热器使用的电阻丝受原材料延伸率的影响，通电使用后其延伸长度较大，造成较大部分露丝，影响安全和使用。 加热区宽度的确定出于两方面的考加热区宽度的确定出于两方面的考虑，其一是由于从管道外部加热，必虑，其一是由于从管道外部加热，必然存在径向温度梯度，为了使均温区然存在径向温度梯度，为了使均温区域内的金属在厚度方向达到所需的最域内的金属在厚度方向达到所需的最低温度，加热区必须达到一定的宽度；低温度，加热区必须达到一定的宽度；其次管道的局部加热会导致弯曲位移其次管道的局部

48、加热会导致弯曲位移和切向应力，从而产生接头变形和残和切向应力，从而产生接头变形和残余应力，应力的大小和分布受到加热余应力，应力的大小和分布受到加热带宽度和轴向温度分布的影响。带宽度和轴向温度分布的影响。热处理加热器功率可根据公式进行粗略估算：热处理加热器功率可根据公式进行粗略估算：加热器功率（加热器功率（kw）管子直径（管子直径（mm）管壁厚管壁厚（mm）625 加热区域宽度的确定出于两方面考虑。一是由于管道外加热区域宽度的确定出于两方面考虑。一是由于管道外部加热，必然存在径向温度梯度，为使均温区内的金属在厚部加热，必然存在径向温度梯度，为使均温区内的金属在厚度方向达到所需的最低温度，加热区域

49、必须达到一定的宽度；度方向达到所需的最低温度，加热区域必须达到一定的宽度；二是管道的局部加热会导致弯曲位移和切向应力，从而产生二是管道的局部加热会导致弯曲位移和切向应力，从而产生接头变形和残余应力，应力的大小和分布受加热宽度和轴向接头变形和残余应力，应力的大小和分布受加热宽度和轴向温度分布的影响。管道局部焊后热处理见下图。其中温度分布的影响。管道局部焊后热处理见下图。其中W为焊为焊缝宽度，缝宽度，SB为均温区宽度，为均温区宽度，HB为加热带宽度，为加热带宽度，GCB为保温宽为保温宽度。度。现场加热区宽度按以下最小加热宽度（取三者的最大值）现场加热区宽度按以下最小加热宽度（取三者的最大值） HB

50、0SB+50mmHB2Hi(OD2-ID2) / 2+IDSB/OD 加热宽度的选择加热宽度的选择其中：其中：Hi管道加热面积与散热面积之比（通常，对水平布置、管道加热面积与散热面积之比（通常，对水平布置、公称直径在公称直径在DN150以下的管道，且只有一个周向加热控制区以下的管道，且只有一个周向加热控制区时，时，Hi可取可取5；对公称直径在；对公称直径在DN150以上的管道或以上的管道或DN150以下以下但有两个周向加热控制区的水平管道以及所有垂直管道，但有两个周向加热控制区的水平管道以及所有垂直管道，Hi取取3）SB均温区宽度，焊缝最宽处均温区宽度，焊缝最宽处W2t或焊缝最宽处或焊缝最宽处

51、W100mm较小值；较小值；t管道的名义厚度管道的名义厚度ID管道的内径管道的内径OD管道的外径管道的外径其中其中HB0是为了避免均温区边缘过于接近加热区边缘使温度是为了避免均温区边缘过于接近加热区边缘使温度降低过快；降低过快；HB1是诱导应力判据所确定的最小加热宽度；是诱导应力判据所确定的最小加热宽度；HB2是由径向温度判据确定的最小加热宽度。是由径向温度判据确定的最小加热宽度。根据热处理规程根据热处理规程DL/T819-2002，加热区域宽度，加热区域宽度HB6t120。推荐的最小加热区宽度取下面三式的最大值推荐的最小加热区宽度取下面三式的最大值HBO=SB+50mm (1)(3)其中：其

52、中：Hi为管道加热带面积与散热面积之比，为管道加热带面积与散热面积之比，Hi=Ae/(2Acs+Ai);OD: 管道的外径；管道的外径；ID：管道的内径；：管道的内径；SB：均温区宽度；：均温区宽度；R: 管道半径；管道半径；Ae：外表面加热带的面积；：外表面加热带的面积；Acs：管壁的横截面积；：管壁的横截面积；Ai：均温区内表面积（假定为：均温区内表面积（假定为4t范围内，以焊缝为中心范围内，以焊缝为中心）加热宽度的选择加热宽度的选择加热区宽度加热区宽度 加热区宽度的确定出于两方面的考虑，其一是由于从管道外部加热，加热区宽度的确定出于两方面的考虑，其一是由于从管道外部加热，必然存在径向温度

53、梯度，为了使均温区域内的金属在厚度方向达到所必然存在径向温度梯度，为了使均温区域内的金属在厚度方向达到所需的最低温度，加热区必须达到一定的宽度；其次管道的局部加热会需的最低温度，加热区必须达到一定的宽度；其次管道的局部加热会导致弯曲位移和切向应力，从而产生接头变形和残余应力，应力的大导致弯曲位移和切向应力，从而产生接头变形和残余应力，应力的大小和分布受到加热带宽度和轴向温度分布的影响。小和分布受到加热带宽度和轴向温度分布的影响。推荐的最小加热区宽度取下面三式的最大值推荐的最小加热区宽度取下面三式的最大值HBO=SB+50mmHBO=SB+50mm (1)(1)HB1SB+4 (2)ODSBID

54、IDODHHBi)(2222其中：其中：Hi为管道加热带面积与散热面积为管道加热带面积与散热面积之比，之比，Hi=Ae/(2Acs+Ai);OD: OD: 管道的外径；管道的外径；IDID：管道的内径；：管道的内径；SBSB：均温区宽度；：均温区宽度；R: R: 管道半径；管道半径；AeAe：外表面加热带的面积；：外表面加热带的面积；AcsAcs：管壁的横截面积；：管壁的横截面积；AiAi：均温区内表面积（假定为：均温区内表面积（假定为4t4t范围内，以焊缝为中心）范围内，以焊缝为中心）上述三式中，上述三式中，HBOHBO是为了避免均温区的边缘过于接近加热区的边缘致使温是为了避免均温区的边缘过

55、于接近加热区的边缘致使温度降低过快，显然只有当管道的直径很小时，加热区的宽度才可能由度降低过快，显然只有当管道的直径很小时，加热区的宽度才可能由HBOHBO决定。决定。HB1HB1是诱导应力判据所确定的最小加热区宽度；是诱导应力判据所确定的最小加热区宽度；HB2HB2是由径向温度是由径向温度差判据确定的最小加热区宽度。差判据确定的最小加热区宽度。HB2HB2的计算的依据是经验性的径向温度差判据，因此的计算的依据是经验性的径向温度差判据，因此HiHi的选择与管道的布的选择与管道的布置位置、控温区的数量、加热温度均有关系。对水平布置的、公称直径置位置、控温区的数量、加热温度均有关系。对水平布置的、

56、公称直径在在150DN150DN以下的管道，且只有一个周向加热控制区时，其以下的管道，且只有一个周向加热控制区时，其HiHi可取可取5 5；对公；对公称直径称直径150DN150DN以上的管道、尺寸以上的管道、尺寸150DN150DN以下但有两个以上周向加热控制区以下但有两个以上周向加热控制区的水平管道以及所有的垂直管道，的水平管道以及所有的垂直管道，HiHi取取3 3。 上述三式中，上述三式中，HBOHBO是为了避免均温区的边缘过于接近是为了避免均温区的边缘过于接近加热区的边缘致使温度降低过快，显然只有当管道的直加热区的边缘致使温度降低过快，显然只有当管道的直径很小时，加热区的宽度才可能由径

57、很小时，加热区的宽度才可能由HBOHBO决定。决定。HB1HB1是诱导是诱导应力判据所确定的最小加热区宽度；应力判据所确定的最小加热区宽度；HB2HB2是由径向温度差是由径向温度差判据确定的最小加热区宽度。判据确定的最小加热区宽度。 HB2 HB2的计算的依据是经验性的径向温度差判据，因此的计算的依据是经验性的径向温度差判据，因此HiHi的选择与管道的布置位置、控温区的数量、加热温度的选择与管道的布置位置、控温区的数量、加热温度均有关系。对水平布置的、公称直径在均有关系。对水平布置的、公称直径在150DN150DN以下的管道，以下的管道，且只有一个周向加热控制区时，其且只有一个周向加热控制区时

58、，其HiHi可取可取5 5； 对公称直径对公称直径150DN150DN以上的管道、尺寸以上的管道、尺寸150DN150DN以下但有两以下但有两个以上周向加热控制区的水平管道以及所有的垂直管道，个以上周向加热控制区的水平管道以及所有的垂直管道，HiHi取取3 3。温度梯度控制区宽度温度梯度控制区宽度 该区域的主要功能是控制管道轴向的温度梯度，同时还该区域的主要功能是控制管道轴向的温度梯度，同时还可以减少加热区的热损失。保温材料的技术参数（包括厚度可以减少加热区的热损失。保温材料的技术参数（包括厚度阻热隔热性能）直接影响加热元件所需的功率，隔热材料的阻热隔热性能）直接影响加热元件所需的功率，隔热材

59、料的宽度、厚度、性能直接影响轴向温度梯度。宽度、厚度、性能直接影响轴向温度梯度。推荐的最小温度梯度控制宽度：推荐的最小温度梯度控制宽度：其中其中HBHB为加热区域宽度。为加热区域宽度。 保温层的隔热性能也影响温度的分布，推荐的保保温层的隔热性能也影响温度的分布，推荐的保温层最小的热阻：温层最小的热阻：0.35-0.70m2/W,0.35-0.70m2/W,热阻可表示为保温层的热阻可表示为保温层的导热性的倒数导热性的倒数, ,即保温层的厚度与热导率之比即保温层的厚度与热导率之比(t/k)(t/k)。可以通。可以通过各种不同的保温材料类型和厚度组合来满足推荐的热阻值。过各种不同的保温材料类型和厚度

60、组合来满足推荐的热阻值。 如果在温度梯度控制区内有法兰、阀门等，还需要在如果在温度梯度控制区内有法兰、阀门等，还需要在该区域增加额外的加热器来弥补该区域增加额外的加热器来弥补 冷阱冷阱 带来的热损失。带来的热损失。 向温度的分布在限制PWHT过程中诱导应力的产生具有重要的作用。推荐的最大轴向温度梯度： 在升温、保温和降温过中加热区边缘的温度不低于均温区边缘的一半 如果选用电阻加热方法进行加热，如果选用电阻加热方法进行加热，如采用一片电加热带时如采用一片电加热带时5G5G位置，加热带位置，加热带的中心应布置在管道的下部。而将接口的中心应布置在管道的下部。而将接口间隙留在管道上部，如采用多片加热带