淺談主蒸汽管道(A335P91)的焊接方法

趙永發

摘要：

本文以我公司承擔的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機組的汽機主蒸汽管道（Φ457×45,5G）施工為例，結合現場實際工作條件，對P91管的焊接從人員、工具、材料、環境、焊接性、熱處理等幾個方面進行分析與探討。

關鍵詞： P91 焊接 焊后熱處理

在電建施工中，焊接工作是電站施工建設的重要環節，在市場經濟條件的推動下，對火電焊接施工質量提出了越來越高的要求，焊接質量已成為施工中最重要的因素，它也已成為公司創信譽和站穩電力建設市場的重要因素。P91 鋼是一種高合金高強度馬氏體耐熱鋼，它以其良好的高溫持久強度、熱穩定性和高溫抗蠕變能力等性能，在電站中獲得越來越廣的應用。

以下將由我公司承擔的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機組的汽機主蒸汽管道（Φ457×45,5G）的焊接方法做一簡單介紹。

1．對作業人員要求

首先按考規規定，焊工應具備BⅢ類材料焊接資質，中斷工作六個月以上者，必須重新復試，合格后方能上崗。焊工的培訓必須按照合格的焊接工藝評定進行培訓，提高嚴格執行工藝的自覺性。焊工必須憑借焊材領用單領取焊接材料，避免焊接材料錯用。焊后做好自檢和互檢工作，當作業條件與作業指導書要求不符時，停止或拒絕施焊，作業過程中出現重大問題時，停止施焊并報告技術人員或班組長等相關人員，不得自行處理。

2．作業機械、工器具要求

（1）現場焊機為ZX7－400型。

（2）每名焊工需配備焊槍、焊帽、氬氣減壓流量計、氬氣帶、保溫筒、手錘、扁鏟、角向、鋼絲刷、白光鏡、絕緣鞋以及相應勞動保護用品等各一套。

3. 作業材料要求

（1）焊接材料入庫前要有合格證件。

（2）焊條存放要有焊條存放架，焊接材料存放于干燥、通風良好的地方，室內的溫度

不低于5℃，且空氣相對濕度低于60%。

（3）焊條使用前要按焊條說明書的規定進行烘培，焊工領用時要有跟蹤記錄；使用時應裝入保溫溫度為80℃-110℃專用保溫筒內，隨用隨取，且要接通電源，不同牌號的焊條不得放于同一個保溫筒內，重復烘焙不得超過兩次。

（4）焊絲在使用前，應清除銹、垢和油污，露出金屬光澤。

（5）鎢極氬弧焊用的電極，宜采用鈰鎢棒，所用氬氣純度不低于99.99％，瓶內壓力不得小于0.5Mpa。

4. 作業環境要求

施工場所應具有防風、防雨、等措施，位置應適合焊接作業。夜間施工時要有足夠

的照明。焊接現場允許的最低環境溫度:B-Ⅲ為5℃。

5.工藝流程圖

對口檢查（預熱）點焊氬弧打底（預熱）

正式焊接 焊縫清理焊后自檢 (焊后熱處理) 無損檢驗 資料保存

6.P91鋼的焊接

(1)點固

點固焊采用的焊接材料和焊接工藝與正式焊接相同。點固焊和施焊過程中，不得在管子表面引燃電弧試驗電流。可采用“定位塊”法點固在坡口內，見圖l，點固焊不少于3點，點固焊用的“定位塊”有廠家提供的就用廠家的，如果廠家沒有提供那么就選用含碳量小于O.15％鋼材為宜，并在“定位塊”表面用P91焊材進行堆焊過度，使之與母材的材質相同。焊接過程中，施焊至“定位塊”處時，應將“定位塊”除掉，并將焊點用砂輪機磨掉.不得留有焊疤等痕跡。并以肉眼或低倍放大鏡檢查，若有質疑，可采用PT進行驗證，確認無裂紋等缺陷后，方可繼續施焊。

(2)氬弧焊打底

為防止根部氧化或過燒，焊接時應在管子內壁充氬氣保護，經過分析和現場試驗決定采取利用廢舊報紙制作氣室，這種方法既經濟又實惠，做氣室要求以坡口中心為準。每側各200—300mm處做成密封氣室，然后采用氣針從坡口間隙插入進行充氬，采用多點充氬方法。氬氣純度應不低于99.99%，充氬流量為8-10L/min，焊前預熱100-150℃，焊接電弧電壓為12-14V，焊接電流為120-130A，氬弧焊絲φ2.4mm，鎢極φ2.5mm，氬氣流量為9-11L/min，焊接速度90-120mm/min。采用氬弧焊打底層厚度控制在3mm左右，氬弧焊封底應焊兩層，防止電焊擊穿根部. 封底過程中，未焊的對口間隙處也要進行臨時封堵，隨時啟封，隨時焊接。第三層焊縫焊接結束前，不得停止充氬。

(3) 焊條電弧焊填充、蓋面焊接

焊條在使用前要進行350 ℃的烘培，恒溫1小時。由烘干箱內取出的焊條應放在保溫桶內，使用時隨用隨取且要接通電源。焊前預熱均采用電加熱方法進行（焊前預熱的實質是控制焊接區的氫的行為，降低焊接區的硬度和應力峰值及改善韌性）,預熱溫度為200-250℃，層間溫度控制在250-300℃（控制層間溫度一方面為防止焊縫過熱；另一方面是為了保持緩冷），為保證焊接質量，降低焊接線能量，控制好層間溫度，禁止用φ4mm的焊條，全部用φ3.2mm焊條焊接。焊接過程中必須采用短弧焊接，采用“鋸齒形”運條方式，焊條擺動的幅度不超過4倍焊條直徑,每層厚度約為焊條直徑。采用多層多道兩人對稱焊接。每焊完一層后，必須將焊渣、飛濺徹底清理干凈，消除缺陷后再繼續焊接，施焊過程中應特別注意接頭和收弧質量，收弧時應將熔池填滿，每層焊縫的接頭要錯開，同一層的兩道焊縫的接頭也要錯開。為保證層間溫度，整個焊接過程中要有專人對層間溫度進行監控，并附有遠紅外電加熱器，封底焊時，將加熱溫度設定在150 ℃，填充及蓋面焊時，將加熱溫度設定在200℃，當層間溫度低于200 ℃時，加熱系統應自動啟動，對試件進行加熱。當層間溫度高于300 ℃時，應停止施焊，待溫度降至300℃以下時，方可繼續施焊。焊接應由兩人對稱完成，無特殊情況應連續施焊完成。如遇特殊情況，不得不中斷焊接，應對接頭采取緩冷措施，重新施焊時，應重新進行預熱。

焊接工藝參數:

焊接層道布置示意圖：

共計16層33道

7．焊后熱處理

當焊縫整體焊接完畢后，P91鋼焊接接頭冷卻到100－120℃時，馬氏體鋼金相組織轉變穩定后，應及時進行焊后熱處理。及時有效的焊后熱處理確實能起到改善焊縫及其HAZ組織，提高接頭的韌性和高溫持久強度以及消除焊接內應力等作用；當不能及時進行熱處理時，應于焊后立即做加熱溫度為350℃，恒溫時間為1小時的后熱處理。焊后熱處理的升降溫速度以≤150℃/h為宜，降至300℃以下時，可不控制，在保溫層內冷卻至室溫。熱處理溫度為760℃±10℃，恒溫時間按壁厚1h/25mm計算，但不得少于4小時。熱處理時力求內外壁和焊縫兩側溫度均勻，恒溫時在加熱范圍內任意兩測點間的溫差應低于50℃。

熱處理微機溫度控制裝置和熱電偶在使用前按計量的要求進行校驗，熱電偶測溫點對稱布置在焊縫中心兩側，且不得少于兩點，水平管道的側點應上下對稱布置。熱處理過程有完善的工藝記錄和自動控溫曲線記錄。

熱處理后用HL－D型硬度計檢驗，均一次合格。

8．結論

由我公司承擔的華能營口熱電廠2×330MW新建工程#2機組的汽機主蒸汽管道的焊接，通過采用此工藝方法進行施焊和處理，得到的焊接接頭經過各項檢查、檢驗均符合要求，焊口合格率100%，焊接質量受到了業主單位和監理公司的一致好評，為我們公司贏得了很好的信譽。同時我認為對現場焊口的旁站監督非常重要，有益于強化工藝紀律和對焊接工藝的嚴格執行。我也深深感到自所掌握的知識、理論有限，對P91鋼焊接的理解仍停留在較淺階段，我真誠渴望能得到各位專家們的指導和幫助。

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。