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文档简介
1、t/p92钢现场焊接工艺山东电建二公司 张超 郭克智 王艾霞 邓同喜摘要:t92/p92钢是在t91/p91钢的基础上加入1.7%的钨(w),减少钼(mo减少至0.5%)的含量,用钒、铌元素合金化控制硼和氮元素含量的高合金马氏体耐热钢,通过加入w元素,显著的提高了钢材的高温蠕变断裂强度。由于该钢种c、s、p含量低,纯净度高,韧性较好,冷裂纹敏感性大为降低,此钢在超超临界机组中得到应用和推广。关键词:t/p92钢 焊接工艺1.前言蒸汽温度压力大于24mpa且温度高于593或者压力大于27.5mpa、温度高于580被称为超超临界。超超临界(usc)发电技术具日益成熟,已成为目前燃煤火电机组发展的主
2、导方向。而发展超超临界机组,由于温度及压力的提高,对主要部件的抗蠕变、疲劳、高温氧化与腐蚀性能等都提出了更苛刻的要求。所以新材料的推广和应用就成了限制超超临界机组发展的关键。而新型耐热钢t/p92应用于极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道(主蒸汽和再热蒸汽管道)、过热及再热系统,抗蒸汽侧氧化性能和抗烟气侧的腐蚀性能优异。已成为超超临界机组主汽、热段管道等必选钢种。2. t/p92钢sa-335p92(sa-213t92) 钢种介绍及材料成分sa-335p92(sa-213t92)钢是在sa-335p91(sa-213t91)钢的基础上,适当降低了mo元素的含量,同时加入了一定量的w以将材料的钼当量
3、(mo0.5w)从p91钢的1提高到约1.5,该钢还加入了微量的硼。经上述合金化改良后,与t/p91钢相比,它们的抗腐蚀性和抗氧化性相同,但是具有更高的高温强度和蠕变性能,可以减轻锅炉和管道部件的重量。t/p92化学成分()(附表1)材料牌号cmnpssicrmowvnbnbalnit/p92min0.070.300.0200.0100.508.500.301.500.150.040.0300.0010.0400.40max0.130.609.500.602.000.250.090.0700.0063. t/p92钢可焊性分析3.1.焊缝韧性低焊缝是由温度非常高的熔融状态冷却下来的铸造组织,不
4、可能由此获得以极细颗粒弥散析出的nb、v、碳、氮化合物和高度细化了的晶粒,即不具备细晶强韧化的韧化条件。相反,由于熔池的高温以及快速的凝固冷却,熔敷金属中的nb、v等微合金化元素可能仍大部分固溶在金属中,不仅无助于细化晶粒、韧化焊缝,反而通过固溶强化降低了焊缝韧性,特别是w 的存在更加剧了焊缝韧性的降低。同时,如果线能量输入过大,熔池高温停留时间较长,过热金属晶粒严重长大,造成焊缝金属脆化,直接影响焊缝抗冲击承载能力。3.2.焊接冷裂纹 此裂纹主要出现在焊缝冷却到ms(马氏体转变开始温度)以下或更低的温度范围内产生,特别是延迟裂纹产生具有一定时效性。虽然t/p92钢的c、s、p等元素质量含量低
5、,且具有晶粒细、韧性高的特点,焊接冷裂纹倾向大为降低。但还有一定的冷裂纹倾向,焊接时必须采取一些必要的预防措施。t/p92钢为防止出现氢致裂纹所需的预热温度远低于合金含量更低的p22钢,部分原因是这些钢马氏体转变温度降低,对在预热和层间温度下未转变的奥氏体的有益作用。为了防止冷裂,焊后要进行及时热处理。如不能及时进行热处理,应及时进行后热处理,然后尽快进行热处理。4. t/p92钢焊接方法选择及工艺4.1.焊接方法选择:t92焊口采用gtaw(全氩);p92焊口gtaw/smaw(氩弧焊打底电焊盖面)。4.2.焊接材料:钨极氩弧焊的焊丝:thermanit mts616er90s-g,规格2.
6、4mm。焊条:alcromocord 92 规格2.5mm3.2mm4.3.焊接工艺:全氩弧焊和氩弧焊打底焊的焊接参数建议如下:t/p92焊接工艺参数(附表5)母材类别焊接方法预热温度bgtawgtaw/smawgtaw: 150smaw: 220焊接电流打底100120a打底100120a电压gtaw :11v15vgtaw/smaw:2.5mm:22v24v3.2mm:24v26v4.0mm:24v28v盖面90110a填充及盖面1.2.5mm:80a110a2.3.2mm:110a130a3.4.0mm:130a160a气体保护正面ar99.99%,812l/min背面ar99.99%,
7、410l/min以上焊接参数垂直固定焊时偏上限选取,水平固定焊及小径管偏下限选取。4.4.温度测定:小口径焊口选用便携式远红外测温仪,大中径厚壁管采用电脑控温。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。4.5.焊前预热4.5.1.预热方式:t92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,预热过程中及时测温;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,采用硅酸铝毡进行包裹。在温度记录仪显示到达预热温度后,应保持该温度30分钟后,方可开始焊接,主要保
8、证焊口预热温度的匀透性,减小温度梯度。4.5.2.预热温度:氩弧焊预热温度150,电焊预热温度提升到220,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。4.5.3.升降温速度:大中径厚壁管道升降温速度按6250/计算,且80/h150/h【2】。4.5.4. p92焊口如一次焊接未能完成,而夜间未安排施工,可将层间温度控制在 (80100) ,第二天早上热处理人员提前再将温度提升到预热温度;或在当天焊接结束后,将温度降到p92(80100) ,恒温2小时后,再将温度升到预热温度。尽量保证马氏体转变过程。4.6.全氩弧焊和氩弧焊打底焊至少焊接二层。其中大中径厚壁管道采取氩弧焊打
9、底两遍,采后采用2.5焊条焊两遍,然后采用3.2进行填充及盖面,为减少焊接热输入和焊层厚度,不采用4.0焊条。p92焊口采用两人对称焊,打底时两名焊工应互相配合,一名焊工施焊,另一名焊工用手电筒观察其焊缝背面的透度情况,发现问题及时处理。4.7.为防止焊缝金属根部氧化,应做密闭气室,对背面进行充氩保护,横口水溶纸由于受热容易脱落,采用双层水溶纸气室保护。在距离焊口每侧(150200)mm处,采用水溶纸将管口封闭,同时采用耐高温胶布将坡口封闭,留出可以伸入充氩管的小孔,从坡口处往气室充氩。4.8焊接过程控制:由于材料自身的特殊性,对于线能量输入十分敏感,现场施工过程对于“过程温度控制”要求十分严
10、格。p92焊口采用3.2焊条,有利于对于焊层厚度的控制,同时也可以规范焊接参数。根据工艺评定参数选择范围,一般不超过130a。层间温度控制十分重要,如果焊缝层温高,熔敷金属处于高温区时间长,焊缝金属柱状晶长大较为明显,将会降低焊缝冲击韧性;焊前预热温度的选择也是对层间温度控制一个影响因素,如预热温度选择高,在焊接过程中由于焊接热输入,焊缝温度提升非常快,而降温困难,预热温度低,将会影响打底焊质量,甚至出现裂纹缺陷,因此预热温度可以定为180左右(延长匀温时间),在开始施焊后再将温度降至150左右,电焊时将温度提升到220(特别是部分三通或者需要辅助恒温的焊口)。横口(2g),每根焊条所焊长度一
11、般不得低于130mm,最好能焊到150mm以上,如焊到120mm左右就有些偏厚,如果是最下面一层,摆动稍宽,所焊长度可以降低一些。吊口(5g)层间可以摆动宽一些,热段等坡口宽度小的,尽量分两道,主汽等厚壁件可以分三道,但是与坡口连接处的夹角必须控制厚度,此处为角焊缝,十分容易焊厚,适当增加摆动宽度。4.9.主汽门及各类阀体、异型件焊前预热过程,提高预热温度(定为250),提前升温,并增加辅助加热宽度,延长匀温时间,减小内外温度梯度。且在焊接过程中及焊完后,焊件温度不得低于80,保证马氏体转变完成后,立即进行热处理。4.10.焊后热处理4.10.1.采用远红外电加热高温回火工艺,热电偶采用电容放
12、电的方式固定(焊)在焊缝上。对于直径273mm的管道,采用一只热电偶测温,热电偶点焊在焊缝中心;对于间隙小于100mm的排管,则采用两只热电偶,分别点焊在两端焊口的焊缝中心。对于273mm直径500mm焊口的焊后热处理,采用两只热电偶进行测温,当焊口为吊口(水平管)时,热电偶应上下反向对称布置;当焊口为横口时,则在任意方向上进行反向对称布置。4.10.2.升降温速度:小口径焊口升降温速度300/h,加热温度(76010),恒温时间10min/mm;大中径厚壁管道升降温速度按6250/计算,且80/h150/h,恒温时间为(23)1h/25mm。4.11.热段等大口径焊口热处理:此类焊口由于内径
13、较大,内部空间大,在管道系统较长时,内部气流流动性增强,热散失增加保温宽度,从一个侧面相当于减少了现阶段热处理工艺所能提供的匀温宽度,热处理效果并不理想。因此在热处理此类大口时,应适当增加保温宽度,延长保温时间,同时在升降温速度过程中,尽量保证焊口处在300以上高温区时间较长,即降低升降温速度。升温时300以下按照计算升温速率,300以上采用80/h或100/h,降温过程300以上采用100/h,300以下自然降温。焊接和热处理温度曲线示意图5.取消中间探伤p92焊口取消中间探伤改为焊口一次性完成,增加施工过程连续性,提高劳动效率;同时也可以节省热处理设备投入,拍片投入等,降低工程成本。6.结论t/p92钢焊接必须注意焊层厚度控制,层间温度控制,线能量输入控制,热处理工艺控制,任何一环节出现违反工艺标准,势必影响整个焊口的运行寿命,而且没有补救措施。因此必须严格焊接过程控制,严格工艺流程。参考文献1范长信:超超临界机组锅炉新型耐热钢的焊接.西安热工院2t/p92钢焊接指导性工艺.国电焊接信息网3火力发电厂焊接技术规程.dl/t869-20044火力发电厂焊接热处理技术规程.dl/t819-20025t92/p92钢手册.德国 瓦卢瑞克曼内斯曼钢管公司作者简介邓同喜,男,山东建筑大学材料成型与控制专
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