P9、P11耐热钢炉管焊接

1、P9、P11 耐热钢炉管焊接作者黄金锐 北京燕华建筑安装工程有限责任公司摘 要耐热钢材质炉管普遍应用在石油化工装置中，结合上海石化 60 万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉的实际施工，从焊接特点、焊接工艺和质量控制等方面阐述了耐热钢炉管 P9 与 P9、P9 与 P11 及 P11 与 P11 的焊接。关键词 P9、P11 耐热钢 炉管 焊接石油化工装置加热炉由于苛刻的操作条件，炉管长期在高温下运行，炉管材质一般选用 P9、P11、Cr5Mo 等耐热钢，以满足炉管长期安全运行的要求。以下结合上海石化 60 万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉的焊接实践，简要阐述耐热钢炉管

2、P9 与P9、 P9 与 P11 及 P11 与 P11 的焊接。1 四合一重整炉炉管焊接工程简述上海石化 60 万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉（方箱炉）炉管材质为 P9、P11 耐热钢。炉管现场焊接工作量见表 1：表 1炉管焊接要求炉位号部位材质规格焊口数辐射管P9+P11101.65.74128方箱炉 F201辐射 U 型管P9101.65.74128集合管P11819182辐射管P9+P11735.16180方箱炉 F202辐射 U 型管P9735.16180集合管P11819182辐射管P9+P11101.65.74128方箱炉 F203辐射 U 型管P9101.65.

3、74128集合管P11819182辐射管P9+P11101.65.74128方箱炉 F204辐射 U 型管P9101.65.74128集合管P118191822 耐热钢材质的焊接特点耐热钢在高温下具有化学稳定性和足够的强度，并有抗气体腐蚀的能力，根据化学成分和显微组织，P9、P11、Cr5Mo 等材质属于珠光体耐热钢。珠光体耐热钢不含 Ni,含 Cr 不多，还有其他合金元素，如 Mo、V、Nb、W 等。由于钢中碳和合金元素的共同作用，在焊接时极易形成淬硬组织，可焊性差，焊接时易产生冷裂纹，再热裂纹和回火脆性，所以要求焊前预热，焊后回火处理。为防止产生焊接裂纹，焊接操作时应尽可能的采用多道焊、小

4、电流和窄焊道，不摆动或小幅度摆动电弧。焊道的宽度以不超过焊条直径的三倍为宜，并严格按要求进行焊前预热和焊后热处理。耐热钢（特别是 P9）的焊接难点在于如何控制打底层的焊接质量。由于耐热钢合金含量较高，熔池流动性较差导致不宜焊透，且打底层容易在焊接高温下产生氧化而失效。因此，当采用钨极氩弧焊进行打底焊接时，管内填充氩气或氮气保护，是取得良好的焊接接头的必要条件。3 焊接方法、设备和焊接材料的选择为确保炉管焊接质量，提高焊接一次合格率，炉管焊接一般采用手工钨极氩弧焊打底焊接、手工电弧焊进行填充和盖面焊接；焊接设备选用 ZX5-400 可挖硅整流弧焊机可保证焊接参数的稳定性；焊接材料选用见表 2：表

5、 2焊接材料母材材质焊丝焊条焊条烘烤温度（）保温时间（h）P9ER80S-B8E8016-B83504001P11TIG-R30R3073504001P9+P11ER80S-B2E8016-B235040014 焊接工艺要求4. 1 一般规定4. 1. 1 焊接环境出现如下情况时，必须采用棚布遮挡，加热等措施，否则禁止施焊。风速：氩弧焊时大于 2m/s，手工电弧焊时大于 8m/s。下雨，下雪，大雾时。空气相对湿度大于 90%时。4. 1. 2 钨极氩弧焊采用铈钨棒。使用氩气的纯度应该在 99.95%以上。4. 1. 3 坡口准备4. 1. 3. 1 坡口加工：采用氧乙炔焰进行加工坡口，焊缝的坡

6、口型式及尺寸符合焊接工艺卡的要求。对于合金钢坡口，必须打磨火焰加工产生的淬硬层（坡口处约为 5mm）。4. 1. 3. 2 坡口清理和检验施焊前需用角向磨光机（内表面用轴向磨光机）将坡口内外两侧表面 20mm 范围内的油、漆、锈、垢、毛刺等清理干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。4. 1. 3. 3 焊口组对要求 为避免附加应力的产生，施焊前严禁强行组对。 管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量壁厚的 10%，且不大于2mm。 焊接时，管内不得有穿堂风，可用布条包扎管口两端。4. 2 焊接工艺及要求4. 2. 1 所有炉管对接焊口均采用氩弧焊打底，手工电弧焊填充、盖面；4. 2. 2 定

7、位焊应采用与根部焊道相同的焊接方法和焊接工艺，并由考试合格的焊工担任。4. 2. 3 材质为 P9 及 P11 炉管的焊接，氩弧焊打底时管道内侧应充氩气保护，以防止打底层氧化。内充氩气保护方式如图 1 所示，氩气流量为 1214L/min。12341、3 木塞；2 管道；4 充气橡皮管图1整管充氩方式简图4. 2. 4 在焊接根部焊道时，应对焊焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊。4. 2. 5 焊接操作要点 焊接前应检查焊接极性，调试好焊接电流、电弧电压等参数，焊接工艺参数要求见表 3： 引弧应在坡口内进行，严禁在坡口外母材上引弧。 焊接根部焊道应保证焊透且熔合良好。对于合金钢根部焊接

8、，收口时应将内部保护气流量调低至 35L/min，以防止因内压过大引起收口焊道内凹。填充层管内宜保持保护气流量 35L/min，防止打底层温度过高而焊道氧化。手工电弧焊时，宜采用短弧连续焊，以避免空气进入熔池而产生气孔。收弧应避免在障碍位置。且应填满弧坑。焊前须预热。预热方法可采用绳式加热器进行加热。各材质炉管预热温度及层间温度要求见表 4：预热温度等用红外线测温仪进行测量。预热范围从焊缝中心向两侧各不小于 3 倍壁厚，且不小于 50mm。达到预热温度后立即进行打底焊，并一次连续焊完。填充和盖面焊应在保持不低于预热温度的条件下，每条焊缝一次连续焊完。如因故确需中断焊接，应采取缓冷措施。收弧应填

9、满弧坑。层间接头应错开 20mm 以上。对于 1Cr5Mo、P9，焊缝焊完后应立即进行 15min、300350的热处理，然后保温缓冷。异种钢接头按合金钢含量较高的材质工艺要求进行。表 3焊接工艺参数母材焊接方法焊接电流（A)电弧电压(V)焊接速度（cm/min）P9GTAW100130121458SMAW801202224612GTAW1101301214510P11SMAW10013022241015SMAW14015024261015P9+P11GTAW100130121458SMAW801202224612表 4P9、P11 炉管温度要求材质预热温度（）层间温度（）P9250350不低

10、与预热温度P11250350P9+P112503504. 2. 6焊后热处理炉管 1Cr5Mo、P9、P11 需要焊后热处理。热处理工艺参数要求见表 5：表 5P9、P11 炉管温度要求热处理温恒温时间加热速冷却速材质规格度（度（度（）（min）/h）/h）P9101.65.74/735.1675078060220210P118191870075060220200P9+P11101.65.74/735.1675078060220180加热方法应采用电加热，10KW 或 5KW 绳式加热器进行加热，DWK-D 型智能温度控制仪控制温度，长图式打点自动记录仪记录温度，硅酸铝保温棉进行保温，K 型热

11、电偶测量温度。热处理的加热范围应为以焊缝中心为基准、两侧各不小于 50mm 的区域，加热区以外的 100mm 范围应予以保温。测温点应设置在加热区内且至少一点。热电偶应使用铁丝绑紧在加热区内（也可焊接固定）。加热应均匀，恒温时加热区内任意两点温度差低于 50,且不超过热处理的温度范围。为防止热处理高温引起管道因自重而产生的变形，热处理前应采取支撑措施。热处理后，首先确认热处理自动记录曲线，然后在同一截面上的焊缝，热影响区及母材上各取一点测定硬度值，每道口不少于一处。硬度测定法检查热处理质量，焊缝及热影响区所测硬度值应符合以下要求：P9:HB 241;P11 HB225 为合格。热处理曲线异常，且被查部位的硬度值超过规定范围时，应按班次作加倍复检