浅谈主蒸汽管道(A335P91)的焊接方法

赵永发

摘要：

本文以我公司承担的华能营口热电厂2×330MW新建工程#2机组的汽机主蒸汽管道（Φ457×45,5G）施工为例，结合现场实际工作条件，对P91管的焊接从人员、工具、材料、环境、焊接性、热处理等几个方面进行分析与探讨。

关键词： P91 焊接 焊后热处理

在电建施工中，焊接工作是电站施工建设的重要环节，在市场经济条件的推动下，对火电焊接施工质量提出了越来越高的要求，焊接质量已成为施工中最重要的因素，它也已成为公司创信誉和站稳电力建设市场的重要因素。P91 钢是一种高合金高强度马氏体耐热钢，它以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等性能，在电站中获得越来越广的应用。

以下将由我公司承担的华能营口热电厂2×330MW新建工程#2机组的汽机主蒸汽管道（Φ457×45,5G）的焊接方法做一简单介绍。

1．对作业人员要求

首先按考规规定，焊工应具备BⅢ类材料焊接资质，中断工作六个月以上者，必须重新复试，合格后方能上岗。焊工的培训必须按照合格的焊接工艺评定进行培训，提高严格执行工艺的自觉性。焊工必须凭借焊材领用单领取焊接材料，避免焊接材料错用。焊后做好自检和互检工作，当作业条件与作业指导书要求不符时，停止或拒绝施焊，作业过程中出现重大问题时，停止施焊并报告技术人员或班组长等相关人员，不得自行处理。

2．作业机械、工器具要求

（1）现场焊机为ZX7－400型。

（2）每名焊工需配备焊枪、焊帽、氩气减压流量计、氩气带、保温筒、手锤、扁铲、角向、钢丝刷、白光镜、绝缘鞋以及相应劳动保护用品等各一套。

3. 作业材料要求

（1）焊接材料入库前要有合格证件。

（2）焊条存放要有焊条存放架，焊接材料存放于干燥、通风良好的地方，室内的温度

不低于5℃，且空气相对湿度低于60%。

（3）焊条使用前要按焊条说明书的规定进行烘培，焊工领用时要有跟踪记录；使用时应装入保温温度为80℃-110℃专用保温筒内，随用随取，且要接通電源，不同牌号的焊条不得放于同一个保温筒内，重复烘焙不得超过两次。

（4）焊丝在使用前，应清除锈、垢和油污，露出金属光泽。

（5）钨极氩弧焊用的电极，宜采用铈钨棒，所用氩气纯度不低于99.99％，瓶内压力不得小于0.5Mpa。

4. 作业环境要求

施工场所应具有防风、防雨、等措施，位置应适合焊接作业。夜间施工时要有足够

的照明。焊接现场允许的最低环境温度:B-Ⅲ为5℃。

5.工艺流程图

对口检查（预热）点焊氩弧打底（预热）

正式焊接 焊缝清理焊后自检 (焊后热处理) 无损检验 资料保存

6.P91钢的焊接

(1)点固

点固焊采用的焊接材料和焊接工艺与正式焊接相同。点固焊和施焊过程中，不得在管子表面引燃电弧试验电流。可采用“定位块”法点固在坡口内，见图l，点固焊不少于3点，点固焊用的“定位块”有厂家提供的就用厂家的，如果厂家没有提供那么就选用含碳量小于O.15％钢材为宜，并在“定位块”表面用P91焊材进行堆焊过度，使之与母材的材质相同。焊接过程中，施焊至“定位块”处时，应将“定位块”除掉，并将焊点用砂轮机磨掉.不得留有焊疤等痕迹。并以肉眼或低倍放大镜检查，若有质疑，可采用PT进行验证，确认无裂纹等缺陷后，方可继续施焊。

(2)氩弧焊打底

为防止根部氧化或过烧，焊接时应在管子内壁充氩气保护，经过分析和现场试验决定采取利用废旧报纸制作气室，这种方法既经济又实惠，做气室要求以坡口中心为准。每侧各200—300mm处做成密封气室，然后采用气针从坡口间隙插入进行充氩，采用多点充氩方法。氩气纯度应不低于99.99%，充氩流量为8-10L/min，焊前预热100-150℃，焊接电弧电压为12-14V，焊接电流为120-130A，氩弧焊丝φ2.4mm，钨极φ2.5mm，氩气流量为9-11L/min，焊接速度90-120mm/min。采用氩弧焊打底层厚度控制在3mm左右，氩弧焊封底应焊两层，防止电焊击穿根部. 封底过程中，未焊的对口间隙处也要进行临时封堵，随时启封，随时焊接。第三层焊缝焊接结束前，不得停止充氩。

(3) 焊条电弧焊填充、盖面焊接

焊条在使用前要进行350 ℃的烘培，恒温1小时。由烘干箱内取出的焊条应放在保温桶内，使用时随用随取且要接通电源。焊前预热均采用电加热方法进行（焊前预热的实质是控制焊接区的氢的行为，降低焊接区的硬度和应力峰值及改善韧性）,预热温度为200-250℃，层间温度控制在250-300℃（控制层间温度一方面为防止焊缝过热；另一方面是为了保持缓冷），为保证焊接质量，降低焊接线能量，控制好层间温度，禁止用φ4mm的焊条，全部用φ3.2mm焊条焊接。焊接过程中必须采用短弧焊接，采用“锯齿形”运条方式，焊条摆动的幅度不超过4倍焊条直径,每层厚度约为焊条直径。采用多层多道两人对称焊接。每焊完一层后，必须将焊渣、飞溅彻底清理干净，消除缺陷后再继续焊接，施焊过程中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满，每层焊缝的接头要错开，同一层的两道焊缝的接头也要错开。为保证层间温度，整个焊接过程中要有专人对层间温度进行监控，并附有远红外电加热器，封底焊时，将加热温度设定在150 ℃，填充及盖面焊时，将加热温度设定在200℃，当层间温度低于200 ℃时，加热系统应自动启动，对试件进行加热。当层间温度高于300 ℃时，应停止施焊，待温度降至300℃以下时，方可继续施焊。焊接应由两人对称完成，无特殊情况应连续施焊完成。如遇特殊情况，不得不中断焊接，应对接头采取缓冷措施，重新施焊时，应重新进行预热。

焊接工艺参数:

焊接层道布置示意图：

共计16层33道

7．焊后热处理

当焊缝整体焊接完毕后，P91钢焊接接头冷却到100－120℃时，马氏体钢金相组织转变稳定后，应及时进行焊后热处理。及时有效的焊后热处理确实能起到改善焊缝及其HAZ组织，提高接头的韧性和高温持久强度以及消除焊接内应力等作用；当不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度为350℃，恒温时间为1小时的后热处理。焊后热处理的升降温速度以≤150℃/h为宜，降至300℃以下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。热处理温度为760℃±10℃，恒温时间按壁厚1h/25mm计算，但不得少于4小时。热处理时力求内外壁和焊缝两侧温度均匀，恒温时在加热范围内任意两测点间的温差应低于50℃。

热处理微机温度控制装置和热电偶在使用前按计量的要求进行校验，热电偶测温点对称布置在焊缝中心两侧，且不得少于两点，水平管道的侧点应上下对称布置。热处理过程有完善的工艺记录和自动控温曲线记录。

热处理后用HL－D型硬度计检验，均一次合格。

8．结论

由我公司承担的华能营口热电厂2×330MW新建工程#2机组的汽机主蒸汽管道的焊接，通过采用此工艺方法进行施焊和处理，得到的焊接接头经过各项检查、检验均符合要求，焊口合格率100%，焊接质量受到了业主单位和监理公司的一致好评，为我们公司赢得了很好的信誉。同时我认为对现场焊口的旁站监督非常重要，有益于强化工艺纪律和对焊接工艺的严格执行。我也深深感到自所掌握的知识、理论有限，对P91钢焊接的理解仍停留在较浅阶段，我真诚渴望能得到各位专家们的指导和帮助。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。