高合金耐热钢焊接工法

P91焊接工法1前言随着我国电力工工业的进步，超超高参数、亚亚临界参数和和超临界参数数机组正在不不断兴建，高高合金耐热钢钢（P91、P92等）是这类类机组中锅炉炉过热系统和和主蒸汽系统统必不可少的的钢种。我公公司在安装高高参数和超高高参数机组中中所采用的钢钢号P91，标准号ASTM--A335，属于高合合金耐热钢，是是近十多年来来国际上新研研制出来的用用于高参数以以上火电厂的的新型钢种。所谓P91管是是一种高合金金高强度马氏氏体耐热钢，源源于化学名称称9Cr1MMo，与其它耐耐热钢比较，其其优点是：（1）有很高的的耐热度，允允许工作壁温温≤600℃（即蒸汽温温度可超过600℃）；（2）有很高的的强度，在壁壁温≤600℃时能满足亚亚临界压力的的安全运行；；（3）有较小的的弹性模量，作作为主蒸汽管管有较小的热热应力。P91钢材的焊接接性能较差，在在不预热的情情况下焊接裂裂纹100%，在预热200℃以下焊接时时，接头表面面和内部均会会产生裂纹，具具有较大的冷冷裂倾向。在在合适的预热热温度下焊接接时，如层间间温度控制不不严仍会产生生裂纹，并影影响机械性能能。采取预热热措施防止产产生裂纹后，如如热处理不当当，其机械性性能试验不会会合格，焊缝缝不能承受高高温高压。焊焊接过程中，必必须一次焊成成，在常温和和亚预热状态态下无返修可可能。预热、焊焊接和焊后热热处理是本工工法的关键。2工法特点工艺技术先进进，确保焊接接质量本工法采用焊前前预热，焊后后热处理，并并严格控制层层间温度的特特殊工艺技术术，确保了焊焊接质量，其其经济性、适适用性和可操操作性强。焊接工艺科学学合理本工法制定了PP91钢管的特殊殊焊接工艺，重重点、难点突突出，针对性性强。3适用范围本施工方法适用用于高参数、超超高参数和亚亚临界参数的的火力发电厂厂特殊高合金金耐热钢材的的焊接，也可可供其它合金金钢材焊接参参考。4工艺原理9Cr-1Moo-VP911是一种从日日本进口的高高强度马氏体体耐热钢，可可焊性差，冷冷裂性强，预预热、焊接、热热处理工艺要要求严格。管道全部坡口用用机械加工，人人工修理，用用模具检验，坡坡口形式为U形；管道装装配时确保对对口间隙尺寸寸及内壁平齐齐，如有偏差差时（管子不不圆及壁厚不不均匀）应修修理达到焊接接要求。预热用电脑自动动控制加热器器，预热温度度在两端设多多个测点，测测温用热电偶偶温度计，连连续记录，并并用红外线温温度计校核。焊接采用氩弧焊焊打底电焊盖盖面，氩弧焊焊打底时采用用背面充氩，防防止根部氧化化。所有焊缝缝均为多层多多道焊，氩弧弧焊丝用日本本焊丝TGS-99CB/φ2.4，焊条用日日本焊条CM-9CCB/φ3.2。焊接过程程中严格控制制层间温度。预热用电脑自动动控制加热器器，热电偶测测温，按热处处理曲线设定定升温速度、保保温时间和降降温速度，电电脑自动记录录。预热和热处理保保温材料用硅硅酸铝纤维毡毡。5施工工艺流程程及操作要点点5.1P991管道焊接工工艺流程5.2操作要要点工程焊接主蒸汽汽母管有P91—12r1MMoV异种钢过渡渡焊口、主蒸蒸汽母管P91焊口及主蒸蒸汽母管至汽汽机主汽门前前支管P91焊口、支管管与主汽门P91—12r1MMoV异种钢过渡渡焊口，以及及疏水、仪表表P91—12r1MMoV异种钢过渡渡焊口，全部部焊口焊前预预热、焊后热热处理，100%无损探伤检检验。全部焊焊口为固定焊焊口。U型坡口双V型坡口5.2.1P91管道焊接工工艺：所有焊缝均为氩氩弧焊打底手手工电焊盖面面。.1P911管焊接工艺艺：（1）焊口整体体预热采用电电加热方法，预预热达到设定定温度后应即即进行焊接。（2）引弧，为为防止在引弧弧时焊缝夹钨钨，最好用引引弧板，或者者采用高频引引弧。（3）点固焊焊焊缝要仔细检检查，与正式式施焊时相同同，发现点固固焊有质量问问题时及时进进行处量。（4）焊接顺序序如下：水平固定焊口垂直固定焊焊口（5）焊接规范范：焊接采用多层多多道焊的方法法，规范参数数如下：焊道焊接方法焊丝（条）型（牌）号直径（mm）极性电流（A）电压（V）焊接速度（cm/minn）1-2GTAWTGS-9CBBφ2.4正90-1208-104-63-9SMAWCM-9CBφ3.2反95-12019-245-7注：氩弧焊打底底焊接时氩气气流量：8-12LL/min。（6）为了防止止产生根部未未焊透等缺陷陷，焊前采用用管内焊口反反面充氩的焊焊接工艺，在在管道焊口每每侧300-5500mm处粘两层牛牛皮纸密封，利利用φ22钢管作气管管对焊缝进行行充氩，氩气气流量为10-200L/minn,在打底和第第一道填充时时保持8-10L/minn，焊口用保保温棉条密封封，从焊口处处充氩时，用用燃烧的打火火机或火柴检检查第一点口口处，熄灭则则充氩完，打打底焊接过程程中随焊随揭揭起密封棉条条（主要是节节约氩气）。管内充氩装装置示意图（7）打底完完后进行电焊焊填充焊接，采采用多层多道道焊接，两人人对称焊接，①每焊完一层后后，必须将焊焊渣彻底清理理干净，消除除缺陷后再继继续焊接。②每层的焊接厚厚度不得超过过3-4mm，焊条的摆摆动宽度不得得超过焊条直直径的4倍。③施焊过程中，应应特别注意接接头和收弧质质量，收弧时时应将熔池填填满。每层焊焊缝的接头要要错开，同一一层的两道焊焊缝的接头也也要错开。5.2.2P91管道焊缝热热处理.1预热温度：：氩弧焊和电电焊预热温度度均应达到设设定温度后才才能施焊。.2层间温度：：对温度的控控制，除以热热电偶进行自自动控温外，现现场辅以远红红外测温仪进进行监控，保保证控温准确确。.3焊后缓冷冷至预热温度度下限，保温温1-2小时后以升升温。.4焊后热热处理温度：：升温至设定定温度；恒温温时间：≥4h。升降温速速度为≤150℃/h（升降温速速度根据壁厚厚确定）。.5焊后不能及及时进行热处处理的进行后后热处理，后后热处理是在在300-3350℃下恒温2个小时，升升降温速度为为≤150℃/h。（宜尽量量避免不能及及时热处理，除除非有不可抗抗拒的客观原原因。）5.3P911/12Crr1MoV焊接及热处处理工艺焊接材料：焊丝丝TIG-RR40焊条R407焊接规范：焊道焊接方法焊丝（条）型（牌）号直径（mm）极性电流（A）电压（V）焊接速度（cmm/min）1-2GTAWTIG-R400φ2.4正90-1208-124-63-10SMAWR407φ3.2反95-12019-245-7注：氩弧焊打底底焊接时氩气气流量：8-12LL/min。在氩弧焊打底和和电焊第一道道采用反面充充氩工艺，与与P91反面充氩工工艺相同。热处理规范：.1预热温度：：氩弧焊和电电焊预热到设设定温度后方方可施焊。.2层间温度：：对温度的控控制，除以热热电偶进行自自动控温外，现现场辅以远红红外测温仪进进行监控，保保证控温准确确。.3焊后缓冷至至预热温度下下限，保温1-2小时后以升升温。.4焊后热处理理温度：升温温至设定温度度；恒温时间间：≥4h。升降温速速度为≤150℃/h。.5焊后不能及及时进行热处处理的进行后后热处理，后后热处理是在在300-3350℃下恒温2个小时，升升降温速度为为≤150℃/h。（宜尽量量避免不能及及时热处理，除除非有不可抗抗拒的客观原原因。）热处理曲线线示意图5.4焊接及及热处理保证证措施现场焊接条件件保证为确保焊接质量量一次合格，首首先要保证焊焊接条件与试试验焊接条件件一致。每道道焊口均搭设设防风棚，防防止冷风侵入入，探伤合格格后拆除。焊焊机、加热器器、烘干箱从从试验室搬到到现场。人员心理保证焊接人员，包括括焊接技术人人员、焊工和和热处理工，在在试验条件下下操作时，不不合格可以再再来，在工程程焊接时则不不允许有返工工和返修，因因此，他们的的心理素质必必须调整到最最平和状态，不不慌不忙，从从容不近，细细致稳妥。严格控制焊接数数据要保证一道焊缝缝一次合格，有有许多参数必必须严格控制制，如棚内温温度，坡口尺尺寸复测和手手工修理，对对口间隙，焊焊条烘干温度度和时间，预预热升温速度度和最终温度度，层间温度度，焊接层数数和道数，焊焊工运条方式式、角度和速速度，氩气压压力和流量（特特别要注意反反面充氩），焊焊接电流、电电压，层间处处理消缺，焊焊后热处理升升温速度、保保温时间、降降温速度等等等。这其中只只要有一处稍稍有不慎，就就可能产生超超标缺陷，导导致返修。跟踪检查质量量为了保证焊接及及热处理质量量，现场及时时跟踪无损检检测，壁厚大大于等于20mm的焊缝，因因双壁透照超超过了探伤机机的能力，100%超声波检测测；壁厚小于于20mm的焊缝100%射线检测。焊焊缝及母材100%光谱复检，焊焊缝及母材100%硬度检测，母母材100%测厚检查。另另外，业主要要求焊接的两两个试件除了了做以上的无无损检测外，公公司还进行了了焊缝及母材材的力学性能能试验和金相相试验，探伤伤检查、力学学性能试验、金金相试验一次次合格率为100%。管材、管件、管管接座、阀门门到货后检测测管道和附件的材材质是保证焊焊接一次合格格的关键之一一，管材、管管件、管接座座、阀门到货货后进行100%光谱复检、测测厚检验、硬硬度检验、及及尺寸检测和和坡口检测，在在测量过程中中如发现管子子弯曲度、不不圆度超标，管管子、管件、阀阀门硬度不均均匀严重超标标，要求制造造厂返厂处理理，坡口不合合格时则现场场修理。6材料及设备主要材料①焊条采用日本本进口的CM-9CCB焊条，焊丝丝采用日本进进口的TGS-99CB焊丝，P91和12Cr11MoV异种钢焊接接的焊条是上上海电力修造造厂生产的R407焊条和TIG-RR40焊丝。②热处理过程中中的消耗材料料主要有：A预热电阻加加热带B绳状电阻热热器C干式针丝毯毯D电阻加热带带接头EK分度铠铠装热电偶F保温棉若干干。设备投入氩弧焊机、直流流焊机，DWK-E型多功能电电脑控温仪、远远红外线测温温仪、φ100角向磨光机机、焊条保温温桶、射线探探伤仪、超声声波探伤仪、光光谱分析仪、硬硬度检测仪和和焊条烘干箱箱。7质量控制7.1质量标准准《蒸汽锅炉安安全技术监察察规程》《火力发电厂厂焊接技术规规程》（DL/T8869-20004）《焊接工艺评评定规程》（DL/T8869-20004）《火力发电厂厂异种钢焊接接技术规程》（DL/T7752-20001）《管道焊接接接头超声波检检验技术规程程》（DL/T8820-20002）《钢制承压管道道对接焊接接接头射线检验验技术规程》（DL/T821-2002）《火力发电厂焊焊接热处理技技术规程》（DL/T8819-20002）《电力建设施工工及验收规范范》（管道篇篇）7.2质量措措施焊工、探伤工工、热处理工工持证上岗。测温仪器必须须准确、可靠靠和自动记录录。制定焊接作业业指导书。保证氩气纯度度。焊条、焊丝与与母材相匹配配，且有合格格证和使用说说明书，焊条条按说明书要要求烘干，保保温使用。精心处理坡口口尺寸，清理理坡口油污、杂杂质，确保对对口间隙，保保证反面成形形良好。精心安装热电偶偶，确保温度度测量实际、准准确，用红外外线温度计补补充检测，严严格控制温度度误差。焊接过程中严严格控制预热热温度、层间间温度。。搭设防风棚。检查反面充氩确确认无空气后后才能打底焊焊。控制焊接线能量量（电流、电电压、速度），经经试验确定焊焊接参数后不不得随意变动动。每焊一层，将该该层缺陷彻底底清理后才焊焊次一层。母材和焊材在焊焊前焊后均100%作光谱检验验。无损探伤1000%。严格控制（后热热温度）热处处理升温、降降温速度和保保温时间。操作工人不疲劳劳作业，不赶赶时间，不抢抢工期，不开开展劳动竞赛赛，按程序施施工。停电保护措施施：焊接和热热处理过程中中停电，采取取如下措施：：⑴焊接和热处理理设备的电源源接两路，一一路为正式电电源（返送电电后的正式电电源），另一一路为施工电电源。⑵准备足够的氧氧气、乙炔，及及时对焊口进进行加热。⑶尽快恢复供电电。热处理设备故故障措施：准准备了两套热热处理设备，一一备一用。8安全措施8.0.1参参与P91管道焊接人人员须遵守一一般安全规则则，如系安全全带、戴安全全帽、上高体体检合格等基基本规则。8.0.2搭搭设稳固的脚脚手架及操作作平台，确保保加热、焊接接、探伤操作作方便安全。8.0.3电电气设备有可可靠的接地保保护，电线、电电缆无破皮外外露，动力电电缆面积能满满足所需功率率要求。8.0.4焊焊工穿特制的的工作服。8.0.5各各类起重机具具、索具使用用前经全面检检查，处于完完好状态。8.0.6管管道安装前，各各类支吊架安安装完毕，经经检查质量合合格。8.0.7焊焊工敲渣和使使用磨光机时时必须戴眼镜镜。8.0.8操操作工人穿绝绝缘鞋。8.0.9空空中作业时不不向地面扔物物体，所需工工具（焊枪、焊焊钳、保温筒筒、充氩装置置、磨光机等等）用绳子提提上放下。8.0.10焊接操作下下方不得有可可燃物质。8.0.11焊接区域内内，无关人员员谢绝进入。8.0.12射线探伤时时通知业主和和兄弟单位人人员离开辐射射范围。8.0.13厂房内有足足够的消防设设备。8.0.14晚上有充足足的照明和备备用照明。9环保措施严格遵守国家和和地方政府下下发的有关环环境保护的法法律、法规和和规章，遵守守企业内部有有关规定。现场施工应执行行《建筑施工工现场环境与与卫生标准》（JGJ146-2004）规定。建立环境保护、文文明施工管理理体系，落实实责任制。9.0.4建建立环境保护护，文明施工工管理实施体体系，落实责责任制。9.0.5编编制项目施工工环境保护，文文明施工专项项方案，并严严格执行。9.0.6施施工现场文明明施工管理，每每道焊缝完工工后,做到“工完料尽场场地清”。9.0.7收收集全部废焊焊条头交回焊焊材库。9.0.8爱爱护厂房内成成品。9.0.9讲究究环境卫生。9.0.10临时电线、电电缆、气体管管线布置整齐齐美观，不妨妨碍通行。10效益分析以山东**热电电厂155MW机组安装为为例，主要焊焊接及热处理理工作量表如如下：序号规格数量材质焊丝焊条备注1φ457×27733P91TGS-9CBBCM-9CB2φ325×21110P91TGS-9CBBCM-9CB3φ273×1552P91TGS-9CBBCM-9CB4φ273×2002P91TGS-9CBBCM-9CB5φ114×7..510P91TGS-9CBBCM-9CB6φ400×5002P91/12CCr1MoVVTIG-R400R4077φ426×3001P91/12CCr1MoVVTIG-R400R4078φ457×2003P91/20TGS-9CBBCM-9CB9φ323×2112P91/20TGS-9CBBCM-9CB10接管座φ426P91/12CCr1MoVVTIG-R400R407接主管11接管座φ762P91/12CC