P91+P22鋼焊接及熱處理工藝

1、.id.io“.”.an3.lihe- ”-ui.ai . oeo-alniil-i-.”i .i.i . nakniueat .” .S”. im.”. .” qUi.sJii . .o,. . ”.“一. .,.，.”i.”一、；.一.“一.1.b.eoriuoth .ia, si .,dH-llor. diP91鋼與P22鋼焊接及熱處理工藝摘要：現(xiàn)場施工中碰到了 SA335-P9 SA335-P22兩種不同合金成分的異種 鋼焊接，焊縫金屬組織容易發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生脆性組織，造成焊縫冷裂，且 由于碳遷移造成接頭強度低。通過對SA335-P91及SA335-P22材料的焊接性能分 析，提出

2、解決存在問題的施工工藝措施，確定可行的焊接及熱處理工藝。關(guān)鍵詞：P91 P22 異種鋼焊接及熱處理.前言在鍋爐機組安裝中，主蒸汽出口總管因圖紙設(shè)計更改，其中兩個三通管件的 材料采用了 SA335-P91鋼。其余預(yù)制管道材質(zhì)為SA335-P22鋼。這兩種鋼材化學(xué) 成分差異大，焊接控制不好則容易產(chǎn)生焊縫冷裂紋和焊接接頭機械強度低。 為了 保證安裝的焊接工程質(zhì)量，需制定合理的焊接及熱處理工藝指導(dǎo)現(xiàn)場施工。.材料簡介SA335-P22鋼屬于珠光體耐熱鋼，馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度為430c450C,焊 接性能好，具有較高的熱強性、熱穩(wěn)定性、抗腐蝕性及良好的塑性。SA335-P91鋼為馬氏體高合金耐熱鋼材，其最

3、高使用溫度 650C ,高溫性能更好。兩種鋼材 的化學(xué)成分和機械性能見表1,表2.表1 P91與P22鋼的化學(xué)成分%鋼號（C）（Si）（Mr）（Cr）(M。（V）（Ni）(N協(xié)（N）0.08 0.05 0.30 8.00 0.850.180.400.06 0.03 SA335-P910.120.200.609.500.100.070.30 1.90 0.87 SA335-P220.15sal i.iomii.u. .iai.st. iru scc ”.ent n.-ie .h a .u. .” Calae noie -iimie 1 ， -ta.ot i|J_a.l .oim-r digit

4、hv oiteha - d- dibit loLlbeSooli .”“ tim. t.id.io“.,.，.”i .”一、；.b.eoriuoth .ia, dH-llor. . di鋼號最小屈服強度最小抗拉強度最小縱向延伸率最大硬度(T b/MPa門/MPa6/%/HBSA335-P9141558520250SA335-P2220541530163.焊接性能一、焊后冷裂傾向高合金鋼中，Cr、M。V等合金元素使C曲線強烈右移，增加鋼的淬透性， 在焊后冷卻過程中，焊縫及其熱影響區(qū)過熱區(qū)易產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變，生成的馬氏體脆性組織使焊縫及熱影響區(qū)的冷裂傾向大，焊縫產(chǎn)生冷裂紋。二、碳遷移形成低強脆性接頭

5、由于是高合金與低合金相連接，焊縫兩側(cè)合金元素成分差異大，在焊縫熔合 區(qū)兩側(cè)易產(chǎn)生增碳和脫碳現(xiàn)象，高合金側(cè)增碳產(chǎn)生粗大碳化物，低合金側(cè)脫碳形 成較寬低強度F帶，由此焊后焊接接頭強度低，且脆性大。三、熱影響區(qū)軟化在焊接過程中，母材被加熱到 生1附近的回火區(qū)內(nèi)出現(xiàn)極不均勻的從馬氏體 到奧氏體的分解產(chǎn)物、聚合碳化物和大量的鐵素體，接近鋼的退火狀態(tài)，稱為軟 化區(qū)。該區(qū)在長期高溫載荷作用下，持久強度和塑性大幅度下降，其軟化層厚度與在Ac1附近停留的時間成正比。要解決不同合金焊接產(chǎn)生的以上問題， 焊接時就要采取焊前預(yù)熱措施，焊接 過程中控制層間溫度，以降低和減小焊接熱應(yīng)力和焊后殘余應(yīng)力，避免在焊接過 程中發(fā)

6、生馬氏體轉(zhuǎn)變，防止產(chǎn)生淬硬組織，降低焊縫的冷裂傾向，防止冷裂紋產(chǎn) 生。焊接完成后要及時進行焊后熱處理， 消除焊接殘余應(yīng)力，并使焊縫組織轉(zhuǎn)變 成具有良好機械性能的珠光體組織，提高焊接接頭強度。.焊接及熱處理工藝焊接施工中我們選用的焊接材料為：打底采用焊絲為ER90S-B9焊絲直徑為2.5,焊條選用E9015-B9,焊條直徑為 3.2/4.0。為防止在焊接中熱影響區(qū)過熱組織脆化，焊接工程中采用較小的焊接線能量i_li.sal ci.iimii.ir. .iai.st. |ru sc c -”一me.li .i. sh mL. -.” Cm. illi|. .|imi. L Ky CLd lajr-

7、la.it ,IKi ，cr digoihv i* - iit - di dibbunitiLbiiitinium i一d.0.nHd.i. f，u . i oe - sem.i. .、 .0*t,，（ .”. an3.g heni leiii.-Ii ”. .HOolalil - i -.” i .i.i 0- ”.”i.al W .S ” . i.d m .”. . qUi.sBi . .一0,. .”一gtt h.一.， . .” i .” 、；. ebilklmiii . 一“1.b”. ”“一.K - llir. . di（焊縫每層厚度不大于所用焊條直徑+0.5mm ,要嚴(yán)格控制焊接

8、工藝參數(shù)和焊接熱處理參數(shù)，層間溫度應(yīng)控制在 350c以下。焊接工藝參數(shù)如下表 3所示焊層/ 焊道焊接方法填充材料焊接電流（A）電弧電 壓（V）焊接速度（cm/min）牌號直徑極性電流1-2/1鴇極氮弧焊ER90S-B92.5直流正接90 11010-12693/2手工電弧焊E9015-B93.2直流反接9011020-237-94/2手工電弧焊E9015-B93.2直流反接13015022-287-95/3手工電弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-126/4手工電弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-127/5手工電弧焊E9015-B94.0直流反

9、接13015022-289-128/5手工電弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-129/6手工電弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-1210/6手工電弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-289-1211/7手工電弧焊E9015-B94.0直流反接13015022-269-1212/9手工電弧焊E9015-B93.2直流反接9011020-237-9/焊接過程中，管道內(nèi)部進行充氮保護，防止高溫下合金元素的燒損為減少焊接應(yīng)力與變形，采用兩人對稱焊接。且控制不得兩個同時在一處收 頭.以免局部溫度過高影響施焊質(zhì)量。焊接中應(yīng)將每層焊道接頭錯

10、開1O- 15mm同時注意盡量焊得平滑，便于精渣和避免出現(xiàn)“死角”。每層每道焊縫焊接完畢 后，應(yīng)進行層問清理，并對焊層自檢合格后，方可焊接次層。一焊前預(yù)熱現(xiàn)場的管道焊接接頭規(guī)格為 559X47.23 ,根據(jù)焊口規(guī)格，則焊前的預(yù)熱溫 度定為150C。寬度以坡口邊緣算起每側(cè)不少于壁厚的 3倍，不小于150mm預(yù) 熱力求均勻。加熱采用電加熱法進行。具預(yù)熱方式見圖 1 l . a llllmii.” iiaiisl. irlb SC- 0”.,.il iii. .h .u. . ”“hanall. li. i iilmi. ul - lay llld lxrlo.li|J_a.l .i.Uccr di

11、git hv .” dib.nil r. .l|” l.iKm. l.id.io“.,.，.”i .”一、；.b.eoriuoth .ia, dH-llor. . di焊縫保溫區(qū)域100m齦區(qū)5050加熱區(qū)保溫區(qū)域100mmEtetr Httee 匚匚cm Elm 匚皿chel rrnit 皿n rr rrrr cumlLllll lllUTl nniL ：EKDLE LLLLLL UJJtL BffiEE保溫材料履帶式加熱器圖1管道預(yù)熱方式二施焊過程溫度控制氮弧焊打底完成后，控制接頭層間溫度在250 c左右進行手工電弧焊填充蓋 面。為保證后一焊道對前一焊道起到回火作用，焊接時每層焊道厚度的控

12、制約為 焊條直徑。焊條擺動的幅度，最寬不得超過焊條直徑的 4倍三焊后熱處理大徑厚壁管水平固定焊蓋面層的焊道布置，焊接一層至少三道焊縫，中間以 有一 “退火焊道”為官，以利于改善焊縫金屬組織和性能。1當(dāng)焊縫整體焊接完畢，對焊接接頭溫度應(yīng)控制冷卻到100120c時保持1h,使奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體后直接升溫到回火溫度進行焊后熱處理。2當(dāng)焊接接頭不能及時進行熱處理時，應(yīng)于焊后立即做加熱溫度為350 C ,恒溫時間為1小時的后熱處理。3焊接接頭的焊后熱處理，應(yīng)采用高溫回火。4焊后熱處理的升、降溫速度為 6250/ 6（單位為C/h,其中6為焊件厚度 mmH不大于300C/h ,根據(jù)現(xiàn)場管材厚度以0 1

13、50c/h為宜，降溫至300c以 下時，可不控制，在保溫層內(nèi)冷卻至室溫。i_li.sal ci.iimii.ir. .iai.st. |ru sc c -”一me.li .i. sh mL. -.” Cm. illi|. .|imi. L Ky CLd lajr-la.it ,IKi ，cr digoihv i* - iit - di dibbunitiLbiiitinium i一d.0.nHd.i. f，u . i oe - sem.i. .、 .0*t,，（ .”. an3.g heni leiii.-Ii ”. .HO-alulil - i -.” i .i.i 0- ”.”i.al W

14、 .S ” . i.d m .”. . qUi.sBi . .一0,. .”一gtt h.一.， .” i .” 一、；. 一 .“ 一 .b”-h .ia, -“ - 一 ! 一 . di5 P91鋼焊后熱處理加熱溫度為76010C。又t于P91鋼與珠光體、貝氏體 鋼的異種焊接接頭，加熱溫度應(yīng)按兩側(cè)鋼材及所用焊絲、 焊條等綜合確定，不應(yīng) 超過合金成分含量低材料的下臨界點 Ac1 o6恒溫時間：P91鋼焊接接頭按壁厚每25mm 1小時計算，但最少不得少于4小時。對T91鋼焊接接頭可按壁厚每毫米，5分鐘計算，且不小于0.5小時。7為保證焊后熱處理質(zhì)量，熱處理的加熱寬度、保溫層寬度和厚度應(yīng)符合DL /T819-2002 的規(guī)定。8焊接熱處理過程曲線參見圖2。溫度760 0C504hd.io“.,.，.”i .”一、；.一.“一.1.b.eoriuoth .ia, dH-llor.