现场焊接热处理专业知识应用与练习

1、现场焊接热处理专业知识应用与练习一、案例分析目的：通过案例使学员了解特殊钢材的热处理工艺。背景：XX电厂在焊接热处理工作，当对主蒸汽P92大管进行焊接热处理时，热处理技术人员编制的关键作业指导书有关工 艺的内容如下：1. 预热温度打底100-200 C,电焊200-250 C,控制层间温 度小于等于250 C。温度升到预热温度后至少保温 30分钟方 可开始焊接。2. 焊缝焊完后，冷却到 80C根据壁厚不同保温 23小时， 然后升温进行焊后热处理。3. P92热处理温度为：750 C770 C，根据壁厚不同保温 4 小时及以上。4. 加热宽度：6X壁厚+120mm讨论问题:1. 工艺是否制定全面

2、、准确?2. 按此方案指导工作时可能会造成什么影响?案例讲评要点：1. 工艺不够全面，应补充和修改的内容：加热宽度修改为B 166 4.5 Rt，测温热电偶型号和固定方法、测温点布置位置和数量9 升降温速度、保温宽度和厚度、不能及时热处理采用的补救方法、 热处理方法、工艺卡（焊接热处理工艺曲线、焊接热处理过 程应注意什么工作）、质量标准等等。2. 按照上述工艺措施施工容易造成以下问题：根部、层间热处理温度不够，根部、层间不能充分转变 为板条特征明显的马氏体组织，根部、层间及表面硬度偏高，板条特征不明显马氏体组织是由加热宽度和保温宽度厚度 不够和热处理均温区恒温时间不足造成。不能及时热处理又 不

3、采取措施时易造成表面裂纹。预防措施：2.1根部层间热处理温度不够易造成板条特征不明显的马氏 体组织。（增加加热和保温宽度）2.2未分区易造成周向硬度偏差大。（分区控温）2.3恒温时间不足容易造成消除应力不彻底和硬度偏高，造 成开裂（按12.5mm/1小时不少于4小时）总结要点：对P92大管编写焊接工艺时应注意以下几点：1. 选用的热电偶型号和固定方法必须描述清楚2. 不能及时热处理时，要在低温转变后进行后热处理。3. 热处理加热宽度按166+4.5 （内径X壁厚）1/2计算。4. 热处理保温宽度按壁厚 +9 （内径X壁厚）1/2计算，厚度为50mm5. 热处理升温速率：300 C以下150-2

4、00 C /小时300C以上升温速率 80-120 C /小时6. 降温速率：300C以上100-150 C /小时7. 控制区按下表布置水平管道PWHT布置的控温加热区数量和热电偶布置管道尺寸（$） mm推荐控温1区数量（个）热电偶位置273以下112: 00273-406212: 00 和 6: 00426-54031: 00、6: 00 和 11: 00550-70043: 00、6: 00 和 9: 00、12:00700以上控温区数量和热电偶由加热器周向宽度确疋8.恒温时间按12.5mm/1小时不少于4小时计算9. 预热预热温度打底 100-200 C,电焊200-250 C和层间温

5、 度小于等于250 Co10. 却到80C -100 C根据壁厚不同保温 23小时的低温转变 冷。11. 如不能及时热处理，应在冷却到 80 C -100 C根据壁厚不 同保温23小时的低温转变冷后， 做350 C根据壁厚不同保 温23小时的后热处理。二、练习设计?练习目的：能够引用焊接工艺评定内容，并结合焊接规程规范内容，编写P92钢焊接预热、热处理工艺要点。?练习背景：*发电厂新建4X 1000MW超超临界机组工程，主蒸汽管 道设计为2-2型：从炉顶末级过热器集箱左右两侧出口分别 引出接到 A335P92/ $ 559 X 102的管道上，在炉前标高 76米 处通过大小头过渡接到 A335

6、P92/ Di349 X 72的管道上，进 入汽机房。其设计压力为 27.46MPa,温度为610 C。P92是在91材料的基础上经过改良而发展起来的，与P91相比，P92钢加入了钨，减少钼的含量以调整铁素体一奥氏 体元素之间的平衡，并且加入了微量的合金元素硼。P91与P92的成份对比见表1o表1P91 与P92材料成份对比成份 钢材CMnSiSPCrMoNiNbVWBN下0.00.300.28.00.850.10.03限8008P91上0.10.600.50.00.09.51.050.40.20.07限2012005下0.00.038.50.300.00.11.50.0010.03限7045

7、P92上0.10.600.50.00.09.50.600.40.00.22.00.0060.07限3010200095现场使用的P92钢是经过正火及回火处理，其显微组织为回火马氏体组织（主要是Fe/Cr/Mo的碳化物及V/Nb的氮化物），是国内火力发电厂近几年刚开始应用的一种新钢种， 其许用应力见表 2。由于 W的固溶强化和 Nb V的碳氮化物 的弥散强化作用，与 P91相比，高温持久强度在600C下要高30%35%。在高温下（600C及以上）可以有效地减低 结构的设计壁厚，降低结构的整体重量。表2P91 与P92许用应力值（MPa566 C593 C600 C621C649 CP918971

8、664030P921039491.57048P91与P92比值1.161.321.391.461.6?练习任务：请按照背景内容，制定一套P92钢材完整的焊接预热、热处理工艺措施（完成如下10个要点）。1、规格材质2、热处理方法3、热处理设备4、焊前预热准备5、焊接预热和层间温度控制6、焊接热处理升温前应进行下列检查7、焊后热处理&焊接热处理后自检的要求9、硬度检查要求10、其他规定（工艺、安全注意事项）?评价标准或参考答案技术要点1. 规格材质主干路管道规格材质为：$559 X 102/A335P92、Di349 X 72/A335P922. 热处理方法柔性陶瓷电阻加热。3. 热处理设

9、备电阻加热设备4. 焊前预热准备4.1检查对口及安全设施合格后，接受委托。4.2预热加热器为每侧不小于310mm（ 220mm，且分上下 2区。4.3 保温材料为每侧不小于 410mm（ 320mm，厚度为50mm4.3热电偶选用铠装 K型（或热电偶丝），数量为4根（2主 控点，2备用点）。4.4电源线为2路。4.5进行安全交底签字。4.6制定热处理工艺卡。4.7预热焊口热电偶固定、加热器帮扎、保温、接线。4.8设备调试5. 焊接预热和层间温度控制5.1按80C /h的速度升温到100-200 C之间的一个温度，保 温一定时间（30分钟），然后用辐射温度计检测坡口温度超 过100 C后（测温点

10、沿管道均匀分布），通知焊工进行打底施 焊。5.2打底完成后，调整热处理设备预热温度到200-250之间的一个温度，保温一定时间（30分钟），然后用辐射温度计 检测坡口温度超过 200C后（测温点且沿管道均匀分布），通知焊工进行电焊施焊。5.3焊接过程中，控制层间温度小于等于250C（测温点沿管道均匀分布）。6. 焊接热处理升温前应进行下列检查加热和测温设备、器具应符合工艺要求；加热装置的布置、温度控制分区及加热范围、保温层厚度、温度测点的安装方 法、位置和数量符合工艺要求及现场安全要求，符合标准或 规范要求。7. 焊后热处理7.1当焊接完毕，焊接接头冷却到80-100 C时，恒温120分钟后，

11、按150-200 C /h升降温速度进行焊后热处理。7.2当焊接接头不能及时热处理时，应于焊后在低温转变（80-100 C恒温120分钟）结束后进行后热处理，加热温度为350C、恒温2小时的后热处理。7.3焊接接头的热处理应采用高温回火，热处理温度750-770 Co7.4为保证焊后热处理质量，热处理加热装置控制区分为4个（3: 00、6: 00 和 9: 00、12: 00）和 3 个（1: 00、6:00和11: 00）;热处理加热宽度按166+4（Rt） 1/2、保温宽度按t+9（Rt） 1/2计算，厚度按保温层外温度小于80 C考虑。7.5焊接热处理升、降温速度按300 C以前150

12、C /h , 300 C以后80C/h，降温按100C/h °降温至300C时，可不控制，在保温层内冷却至室温。7.6恒温时间9小时和6小时（恒温时间按12.5mm/h计算）8. 焊接热处理后自检的要求工艺参数在控制范围以内，并有自动记录曲线；热电偶 无损坏、无位移；焊接热处理记录曲线与工艺卡吻合；焊件 表面无裂纹、无异常。9. 硬度检查要求硬度检查结果应符合不大于HB250的要求。当对焊接接头进行硬度检查时，应对焊缝和母材进行硬度试验，试验部 位不少于四处，每一部位测量五次求其平均值作为有效数 据。各试验部位应周向均匀分布。硬度检查结果超出规定范 围时，应查找原因，采取措施。必要时重新热处理，如果重 新热处理则应在热处理后再进行硬度试验。为控制热处理质 量，热处理后对上述材质管道进行100%的硬度抽查。10. 其他规定10.1热电偶采用铁丝固定或采用热电偶丝焊接。10.2加热区的加热器和热处理线一定要与加载钢丝绳、木楔分开保持一定距离，确保钢丝绳等加载物不受热、不燃烧。加热区、二次线应远离油、氢管路及动力、控制电缆。无法 避免应有有效的绝热、绝缘措施。10.3作业现场的环境条件， 作业场所应放置足够数量的灭火 器材并设置高温、有电警示标牌；作业场所附