SA335—P91钢管道安装中焊接热处理质量控制

摘 要：随着近年来电力工业的迅速发展，各种高参数、大容量的节能环保机组的不断涌现，对所涉及到的钢材料焊接可靠性提出了更高的要求。本文對SA335 - P91钢管道的焊接热处理进行分析，探讨其质量控制措施。

关键词：可靠性;SA335 - P91;质量控制

P91型新型热强钢最早于20世纪90年代在我国得到了运用，近年来SA335 - P91钢管道安装焊接热处理过程中遇到了一些问题，在焊接技术人员的努力下，部分问题已经得到了解决。焊接作为保证火电建设质量各发电设备安全有效运行的重要基础，对我国电力发展目标的实现有着重要的意义。

1 SA335 - P91钢的化学成分分析

根据国际焊接学会所推荐的碳当量计算公式，可推算出SA335 - P91钢在很定程度上具有淬硬倾向，在另一方面说明了SA335 - P91钢材料的焊接性能较差。与此同时，在焊接时的高温空冷作用下，SA335 - P91钢极为容易产生淬硬的马氏体组织，由于其所产生的马氏体组织具有导热性差的特点，致使焊接应力不能充分释放，焊缝之间的残留应力较大，容易产生焊接裂纹。

SA335 - P91钢的化学成分如表1所示：

2 SA335 - P91钢焊接要求

首先，在进行SA335 - P91钢管道安装施工时，应采用单方向施工的方法，即指在焊接过程中保持管道一端为自由端，避免出现管道系统应力过大的状况，防止由此带来的焊接裂纹。

其次，在焊接热处理时，应保持良好的焊接环境，采取有效的防风防雨措施，同时严格禁止在雨天、雾天及其他不良天气条件下进行焊接热处理工作，从而尽可能的防止冷裂纹的产生，达到提高焊接质量的目的。

第三，在对于SA335 - P91钢管道进行焊接热处理时，在施工现场应配备一路备用电源，避免由于非正常断电导致的焊接热处理工作中断，从而确保焊接热处理工作的连续性。

第四，SA335 - P91钢焊接热处理的最低温度应保持在5°以上，同时禁止在管道口任意引弧，并确保充氩装置具有良好的密封性，便于取出和安装。

3 SA335 - P91钢焊接热处理工艺温度控制要点

作为一种具有良好高温持久强度以及稳定和高温抗蠕变能力等综合性能的新型马氏体耐热钢，SA335 - P91凭借在制造过中的精细处理工艺和加工等级，使之成为了综合性能较强的材料。而由于火电站焊接作业大多是在施工现场进行，要确保焊接后的P91钢的优良性能得到延续，是有一定的难度的，所以必须创造出有利于SA335 - P91钢焊接的条件，并经过严格的程序设置和工艺参数，对焊接工作检验力度和措施进行加强，从而确保焊接热处理工作的优质性。所以就需要对其力学性能有所了解，SA335 - P91钢的常温力学性能如表2：

3.1 焊前预热温度

P91钢在进行手工钨极氩弧焊时温度在100—150℃，焊条电弧焊时在200—300℃时可以有效的防止冷裂缝的产生。作为预防冷裂纹的最有效措施之一，焊前预热在达到减少焊接应力的同时，还能有效减缓焊接过后的冷却速度，使焊接缝中的扩散氢能有较长的时间逸出，有效的减少可能存在的氢至裂纹。同时，通过对焊接缝及淬硬程度的减少，提升了焊接接头的抗裂性能。

3.2 焊接层温度

手工钨极氩弧焊时温度在100—150℃，焊条电弧焊时在200—300℃，在确保SA335 - P91钢的综合力学性能的同时，有效的避免了过热组织的出现。所以，对于层间温度的控制，应从细化晶粒、提高韧性等多个方面综合考虑。

3.3 焊接接头及回火处理

在进行SA335 - P91钢焊后热处理之前，应确保将焊接接头的温度降至100—150℃，使焊缝能够完全实现马氏体的转变，同时在热处理过程中，还应注意对焊接接头内外壁温度差的控制。同时，保证回火的完全性，通过高温回火使焊缝具备与母材相近的性能。

3.4 打底

采用两层 TIG打底，通过减少热输入，可有效地降低根部焊缝氧化程度，保证打底质量。

3.5 收弧

操作上应特别注意收弧质量，收弧时先将焊接电流衰减下来，填满弧坑后移向坡口边沿收弧，以防产生弧坑裂纹。

4 材料控制及质量验收

热处理工作作为一项较为特殊的处理过程，要有具备一定资质的人员对其进行连续性的监督和控制，以下主要对焊接热处理过程中的材料控制及质量验收进行分析：

4.1 材料控制

在材料性质上，可以将焊接热处理材料划分为主材料和辅材料。主材料主要是在加热过程中确保加热顺利所消耗的材料，如电缆电线、保温材料、远红外加热器等。辅助材料则是指铁丝、绝缘胶带等辅助主材共同进行热处理工作所需消耗的材料。对于以上热处理中所用到的消耗材料，应对其进行严格的入厂检验，确保其质量符合标准要求，并进行入库管理。

4.2 检验与验收

首先，确保热处理温度记录曲线的记录按施工处理程序进行，并由主管热处理的技术人员进行监督和指导。

其次，当焊接接头热处理过后，应对其进行100%硬度测试，对其焊接缝区域以及热影响区硬度平均值进行测定，每个测定部位最少应选取三个点，从而确保测定结果的科学性。

参考文献：

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[2]赵争荣.T91/P91钢焊接质量监督检验关键技术分析[J].中国机械，2014（04）：56-57.

[3]康利明.浅谈P91材质高压蒸汽管道的焊接[J].金属加工：热加工，2012（14）：45-47.

作者简介：侯亚博（1984—），男，陕西周至人，助理工程师，研究方向：电建焊接热处理。