P92钢焊接接头多次热处理性能试验研究

杨文佳 樊继理

摘 要：本文通过分析SA335P92钢焊接接头分别进行1-6次焊后热处理后其拉伸性能、冲击性能、硬度和金相组织等理化性能，找出了多次热处理后焊接接头力学性能的变化规律。试验证明焊接接头进行多次热处理后，焊缝的力学性能较之母材下降更快，接头热处理次数最佳应控制在3次以内，即返修不超过2次。

关键词：多次热处理;力学性能;金相组织

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.014

1 引言

目前我国600MW及以上超（超）临界机组中，主蒸汽管道和高温再热蒸汽管道等高温高压部件都普遍采用了SA335P92鋼。SA335P92钢是在SA335P91的基础上，降低了0.5%Mo，增加了1.8-2.0%W，并添加微量B的高强韧性铁素体耐热钢，具有优良的高温强度和蠕变性能，良好的抗高温腐蚀性和抗氧化性，较小的热膨胀系数及良好的导热性和抗热疲劳性。

对SA335P92钢焊接接头，我公司管道预制均采用整体进炉热处理方式进行焊后热处理。当出现挖补返修或增加焊接附件后，同一焊口返修区域以外位置或者同一管段其他焊缝，不可避免将进行再次热处理。而现行电力行业标准中，未对热处理次数进行明确规定，多次热处理会对焊接接头性能造成怎样的影响，这方面的内容也未见有说明。为更好地保证焊缝质量，找出多次热处理后焊接接头力学性能的变化规律，本文对焊缝热处理次数进行了试验研究。

2 试验材料及试验方法

2.1 试验材料

试验用母材为进口SA335P92钢管道，规格为ID614×34。焊材选用国内普遍采用的Thermanit MTS616。试件焊接制备和无损检测管材加工双V型坡口，焊接方法采用手工钨极氩弧焊打底+焊条电弧焊填充+埋弧自动焊填充盖面。严格按照DL/T 869《火力发电厂焊接技术规程》和经过评定的P92钢焊接工艺要求进行预热、焊接和后热工作。完成后经射线检测，焊缝一次合格。

2.2 试件分片及热处理

将该焊接试件进炉进行第一次回火热处理，之后将其锯切割为6片试块。取其中1片试块作为第一次热处理的试件，编号为S001，进行理化试验;其余5片继续进行第二次热处理，之后取第二片试块，编号为S002，进行理化试验;此后每进行一次热处理，即取1片进行理化试验，直至完成。按热处理次数将试件编号为S001-S006。热处理规范如下：保温温度：750-770℃;保温时间：6-7h;升降温速度：≤140℃/h。

2.3 理化试验

编号为S001～S006的6片试块，分别代表进行了1～6次热处理后的试件。

3 试验结果及分析

3.1 拉伸试验

从表1拉伸强度的数值可知，随着热处理次数的增加，焊接接头拉伸强度值呈下降趋势，但降低幅度不大，且均大于标准要求。但从断裂位置的变化可以得出，在第4次热处理前，焊缝强度高于母材，第4次热处理后焊缝强度开始低于母材，可见，在多次热处理后，焊缝强度降低的速度大于母材强度降低速度。从焊缝强度应高于母材强度的角度出差，热处理次数不宜超过3次，即返修次数不宜超过2次。文献[3]中论述，“多次焊接修复会导致P92钢焊接接头高温蠕变性能明显低于正常热处理接头，因此P92钢主蒸汽管道焊接接头返修需谨慎处理，必须返修时次数不应超过2次”，该结论与本文得出结果相同。

3.2 冲击试验图略

从冲击值数据可知，冲击值随着热处理的增加而增加，表明热处理次数可改善焊接接头的冲击韧性。

3.3 硬度试验

从上表可知，硬度值随热处理次数的增加而减小，焊缝硬度的降低要比母材快，在第4次热处理后基本持平，第5、6次后逐渐低于母材，但未低于母材的90%。

4 试验结论

（1）按现行SA335P92热处理规范对焊接接头进行多次焊后热处理，消除了内应力，焊接接头抗拉强度降低、冲击韧性提高、硬度值逐步降低;

（2）试件进行4次热处理后，焊接接头中焊缝抗拉强度、硬度均开始低于母材，证明焊缝强度和硬度的下降速度高于母材;

（3）多次回火使金相组织更加均匀细小，马氏体板条界变得模糊，发生多边化，位错明显降低，密度下降，碳化物析出更多，组织为正常的回火马氏体组织;

（4）对SA335P92钢焊接接头进行多次热处理对改善焊接接头的综合性能是有利的，但从焊缝强度应高于母材的要求出发，应控制次数，按本试验分析，最佳控制在3次以内，即返修次数不超过2次。

参考文献：

[1]DL/T869-2012火力发电厂焊接技术规程[S].

[2]毛敏，徐在林，张燕飞等.超（超）临界机组P92钢焊接质量控制[C].超超临界机组新型国产化研讨会报告文集，2009：267-274.

[3]梁军.P92钢焊接工艺技术应用研究，[C].第九届电站金属材料学术年论文集，2011：245-246.