P91鋼焊接熱處理工藝研究

劉雙奎

摘 要：P91鋼屬于馬氏體耐熱鋼，與其它鋼種相比具有很大的優越性，但其焊接性能較差，自P91鋼被使用以來，各個國家對這種材料的焊接工藝都比較重視，都做了大量的工藝評定，經過不斷的摸索、試驗、使用，我們國內P91焊接熱處理工藝參數已經逐漸趨于統一，并在國內廣泛推廣使用。然而在印度某火電廠2×600MW機組焊接工藝制定過程中，業主、監理以及分包商與我們產生了分歧，焊接工藝存在較大差異，部分內容甚至與國內規程要求不一致。為滿足業主對工藝提出的要求，我們組織人員對P91工藝進行再分析研究，以找出更加合理的焊接工藝，滿足各方需求，保證焊接工作的正常推進。

關鍵詞：P91鋼 熱處理工藝 差異

中圖分類號：TG45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 過程討論

主蒸汽管道P91鋼管焊接作為重要項目，在制定工藝過程中，業主、監理非常重視，組織召開P91焊接工藝討論會議，我們首先介紹了國內已經普遍使用使的焊接工藝，并要求分包商重新考慮并修改他們與我們工藝存在的不同之處，然而業主、監理人員也和分包商工程師意見一致，要求焊后立即進行消氫處理，同時也拿出一些印度公司知名制定的工藝，例如BHEL等公司，經過我們耐心的分析，他們仍然堅持認為焊后立即進行消氫處理（后熱）。而且他們要求焊后熱處理溫度定為750°，我們一般采用760°，750°是我們規程中建議溫度的下線，因熱處理設備加熱溫度有10°左右偏差，勢必熱處理過程中會有溫度低于這個溫度，這些改變會不會對焊縫產生影響，降低焊縫性能，甚至影響管道的使用。帶著這些疑問，我們組織人員對P91焊接工藝進行分析研究，制定出了新的工藝，并通過工藝評定對焊縫各項性能進行檢驗，看是否滿足要求。

2 制定工藝

在能夠滿足業主的要求下，工藝參數盡量少改，在不違背我們的規程，滿足消氫溫度的前提下，盡量調低消氫溫度，最終定為300°為后熱溫度，這考慮了焊接過程層間溫度設置的上限，另外熱處理溫度定為750°，我們將通過工藝評定進行驗證，經過這些改變后各項性能是否滿足要求，為驗證工藝是否合理可用，我們通過制作焊接試件，做工藝評定來進行驗證這些改變后是否影響P91鋼（焊口）的使用性能。

3 工藝評定

根據現場資源情況，焊機采用奧地利Fronius焊機，熱處理機器采用美國米勒的ProHeat 35中頻感應加熱設備，根據現場焊口規格選用試件規格為Φ457×45，焊條采用瑞士奧林康焊材，焊工為取得IBR焊工證件施工經驗豐富并經當地政府批準的焊工，我們對試件進行焊接工藝評定，方案見表1。

施焊技術：

施工焊接開始前應檢查周圍環境，并采取防風、防雨、防潮措施，保證良好的焊接施工環境。

焊接采用無擺動或者擺動焊，打底使用氬弧焊打底，打底后再用氬弧焊填充一層，隨后采用直徑2.5焊條填充一層，再改用3.15焊條進行填充焊接，蓋面采用2.5焊條，焊接過程應控制每根完整的焊條所焊接的焊縫長度與該焊條的熔化長度之比應大于50%，且焊縫單層厚度不超過焊條直徑，擺動范圍小于3倍焊條直徑。打底焊道或中間焊道采用機械方法清理。焊條提前烘干后放入80℃～110℃的保溫桶內隨用隨取，焊絲在使用前應清除銹、垢、油污。

預熱溫度控溫點制定為220°，采用感應熱處理設備proheat 35，持續控溫。

氬氣純度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保護流量10～12 L/min。

層間溫度不超過250℃，消氫處理控溫點300℃。

熱處理工藝，恒溫溫度控溫點750 ℃，恒溫4 h，焊后升降溫速率控制在100 ℃/h。

低溫轉變溫度控溫點在90 ℃，恒溫1 h。

熱處理采用感應加熱法，熱電偶測溫，電腦溫控儀控制，自動記錄溫度曲線。控溫使用兩只熱電偶，并沿著圓周均勻布置，1支布置于焊縫中心，另外一只布置于距焊縫邊緣45 mm處，加熱寬度從焊縫中心算起，每側不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保溫巖棉采用40 mm，保溫寬度每側250 mm。

評定結果：

（1）焊縫表面成型良好，符合要求。（2）對焊縫進行射線檢查，合格。（3）焊縫及熱影響區微觀金相組織為回火索氏體，符合要求。（4）對焊縫及熱影響區硬度測量，平均值分別為224（熱影響區，257（焊縫），219（熱影響區），符合規定要求。（5）按規定在室溫下對試件進行沖擊韌性試驗，焊縫（55.33J），母材（220.00J），熱影響區（124.66J），滿足要求。（6）按規定對制作的試件進行180°彎曲試驗，未發現明顯裂紋，力學性能試驗合格。經檢驗，焊縫的外觀，無損探傷，硬度，沖擊韌性，拉伸彎曲，微觀金相組織均符合要求。工藝評定合格，此工藝可用于指導現場焊接工作。

4 應用

該電廠兩臺機組共計140只焊口采用此工藝進行焊接，焊接后進行了各種硬度檢驗，無損檢驗等，各項性能均能滿足要求。電廠如期發電運行后，P91管子及焊口運行良好，滿足了電廠的使用。

5 結論

經研究制定的新熱處理工藝滿足P91焊接施工要求，可以用于指導現場焊接工作。施工過程中如果遇到焊接熱處理工藝存在異議時，需要我們認真思考，分析研究，找出最佳方案，不斷地完善我們的焊接工藝。

參考文獻

[1] 張文鉞.焊接冶金學（基本原理）[M].機械工業出版社，2004.

摘 要：P91鋼屬于馬氏體耐熱鋼，與其它鋼種相比具有很大的優越性，但其焊接性能較差，自P91鋼被使用以來，各個國家對這種材料的焊接工藝都比較重視，都做了大量的工藝評定，經過不斷的摸索、試驗、使用，我們國內P91焊接熱處理工藝參數已經逐漸趨于統一，并在國內廣泛推廣使用。然而在印度某火電廠2×600MW機組焊接工藝制定過程中，業主、監理以及分包商與我們產生了分歧，焊接工藝存在較大差異，部分內容甚至與國內規程要求不一致。為滿足業主對工藝提出的要求，我們組織人員對P91工藝進行再分析研究，以找出更加合理的焊接工藝，滿足各方需求，保證焊接工作的正常推進。

關鍵詞：P91鋼 熱處理工藝 差異

中圖分類號：TG45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 過程討論

主蒸汽管道P91鋼管焊接作為重要項目，在制定工藝過程中，業主、監理非常重視，組織召開P91焊接工藝討論會議，我們首先介紹了國內已經普遍使用使的焊接工藝，并要求分包商重新考慮并修改他們與我們工藝存在的不同之處，然而業主、監理人員也和分包商工程師意見一致，要求焊后立即進行消氫處理，同時也拿出一些印度公司知名制定的工藝，例如BHEL等公司，經過我們耐心的分析，他們仍然堅持認為焊后立即進行消氫處理（后熱）。而且他們要求焊后熱處理溫度定為750°，我們一般采用760°，750°是我們規程中建議溫度的下線，因熱處理設備加熱溫度有10°左右偏差，勢必熱處理過程中會有溫度低于這個溫度，這些改變會不會對焊縫產生影響，降低焊縫性能，甚至影響管道的使用。帶著這些疑問，我們組織人員對P91焊接工藝進行分析研究，制定出了新的工藝，并通過工藝評定對焊縫各項性能進行檢驗，看是否滿足要求。

2 制定工藝

在能夠滿足業主的要求下，工藝參數盡量少改，在不違背我們的規程，滿足消氫溫度的前提下，盡量調低消氫溫度，最終定為300°為后熱溫度，這考慮了焊接過程層間溫度設置的上限，另外熱處理溫度定為750°，我們將通過工藝評定進行驗證，經過這些改變后各項性能是否滿足要求，為驗證工藝是否合理可用，我們通過制作焊接試件，做工藝評定來進行驗證這些改變后是否影響P91鋼（焊口）的使用性能。

3 工藝評定

根據現場資源情況，焊機采用奧地利Fronius焊機，熱處理機器采用美國米勒的ProHeat 35中頻感應加熱設備，根據現場焊口規格選用試件規格為Φ457×45，焊條采用瑞士奧林康焊材，焊工為取得IBR焊工證件施工經驗豐富并經當地政府批準的焊工，我們對試件進行焊接工藝評定，方案見表1。

施焊技術：

施工焊接開始前應檢查周圍環境，并采取防風、防雨、防潮措施，保證良好的焊接施工環境。

焊接采用無擺動或者擺動焊，打底使用氬弧焊打底，打底后再用氬弧焊填充一層，隨后采用直徑2.5焊條填充一層，再改用3.15焊條進行填充焊接，蓋面采用2.5焊條，焊接過程應控制每根完整的焊條所焊接的焊縫長度與該焊條的熔化長度之比應大于50%，且焊縫單層厚度不超過焊條直徑，擺動范圍小于3倍焊條直徑。打底焊道或中間焊道采用機械方法清理。焊條提前烘干后放入80℃～110℃的保溫桶內隨用隨取，焊絲在使用前應清除銹、垢、油污。

預熱溫度控溫點制定為220°，采用感應熱處理設備proheat 35，持續控溫。

氬氣純度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保護流量10～12 L/min。

層間溫度不超過250℃，消氫處理控溫點300℃。

熱處理工藝，恒溫溫度控溫點750 ℃，恒溫4 h，焊后升降溫速率控制在100 ℃/h。

低溫轉變溫度控溫點在90 ℃，恒溫1 h。

熱處理采用感應加熱法，熱電偶測溫，電腦溫控儀控制，自動記錄溫度曲線。控溫使用兩只熱電偶，并沿著圓周均勻布置，1支布置于焊縫中心，另外一只布置于距焊縫邊緣45 mm處，加熱寬度從焊縫中心算起，每側不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保溫巖棉采用40 mm，保溫寬度每側250 mm。

評定結果：

（1）焊縫表面成型良好，符合要求。（2）對焊縫進行射線檢查，合格。（3）焊縫及熱影響區微觀金相組織為回火索氏體，符合要求。（4）對焊縫及熱影響區硬度測量，平均值分別為224（熱影響區，257（焊縫），219（熱影響區），符合規定要求。（5）按規定在室溫下對試件進行沖擊韌性試驗，焊縫（55.33J），母材（220.00J），熱影響區（124.66J），滿足要求。（6）按規定對制作的試件進行180°彎曲試驗，未發現明顯裂紋，力學性能試驗合格。經檢驗，焊縫的外觀，無損探傷，硬度，沖擊韌性，拉伸彎曲，微觀金相組織均符合要求。工藝評定合格，此工藝可用于指導現場焊接工作。

4 應用

該電廠兩臺機組共計140只焊口采用此工藝進行焊接，焊接后進行了各種硬度檢驗，無損檢驗等，各項性能均能滿足要求。電廠如期發電運行后，P91管子及焊口運行良好，滿足了電廠的使用。

5 結論

經研究制定的新熱處理工藝滿足P91焊接施工要求，可以用于指導現場焊接工作。施工過程中如果遇到焊接熱處理工藝存在異議時，需要我們認真思考，分析研究，找出最佳方案，不斷地完善我們的焊接工藝。

參考文獻

[1] 張文鉞.焊接冶金學（基本原理）[M].機械工業出版社，2004.

摘 要：P91鋼屬于馬氏體耐熱鋼，與其它鋼種相比具有很大的優越性，但其焊接性能較差，自P91鋼被使用以來，各個國家對這種材料的焊接工藝都比較重視，都做了大量的工藝評定，經過不斷的摸索、試驗、使用，我們國內P91焊接熱處理工藝參數已經逐漸趨于統一，并在國內廣泛推廣使用。然而在印度某火電廠2×600MW機組焊接工藝制定過程中，業主、監理以及分包商與我們產生了分歧，焊接工藝存在較大差異，部分內容甚至與國內規程要求不一致。為滿足業主對工藝提出的要求，我們組織人員對P91工藝進行再分析研究，以找出更加合理的焊接工藝，滿足各方需求，保證焊接工作的正常推進。

關鍵詞：P91鋼 熱處理工藝 差異

中圖分類號：TG45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 過程討論

主蒸汽管道P91鋼管焊接作為重要項目，在制定工藝過程中，業主、監理非常重視，組織召開P91焊接工藝討論會議，我們首先介紹了國內已經普遍使用使的焊接工藝，并要求分包商重新考慮并修改他們與我們工藝存在的不同之處，然而業主、監理人員也和分包商工程師意見一致，要求焊后立即進行消氫處理，同時也拿出一些印度公司知名制定的工藝，例如BHEL等公司，經過我們耐心的分析，他們仍然堅持認為焊后立即進行消氫處理（后熱）。而且他們要求焊后熱處理溫度定為750°，我們一般采用760°，750°是我們規程中建議溫度的下線，因熱處理設備加熱溫度有10°左右偏差，勢必熱處理過程中會有溫度低于這個溫度，這些改變會不會對焊縫產生影響，降低焊縫性能，甚至影響管道的使用。帶著這些疑問，我們組織人員對P91焊接工藝進行分析研究，制定出了新的工藝，并通過工藝評定對焊縫各項性能進行檢驗，看是否滿足要求。

2 制定工藝

在能夠滿足業主的要求下，工藝參數盡量少改，在不違背我們的規程，滿足消氫溫度的前提下，盡量調低消氫溫度，最終定為300°為后熱溫度，這考慮了焊接過程層間溫度設置的上限，另外熱處理溫度定為750°，我們將通過工藝評定進行驗證，經過這些改變后各項性能是否滿足要求，為驗證工藝是否合理可用，我們通過制作焊接試件，做工藝評定來進行驗證這些改變后是否影響P91鋼（焊口）的使用性能。

3 工藝評定

根據現場資源情況，焊機采用奧地利Fronius焊機，熱處理機器采用美國米勒的ProHeat 35中頻感應加熱設備，根據現場焊口規格選用試件規格為Φ457×45，焊條采用瑞士奧林康焊材，焊工為取得IBR焊工證件施工經驗豐富并經當地政府批準的焊工，我們對試件進行焊接工藝評定，方案見表1。

施焊技術：

施工焊接開始前應檢查周圍環境，并采取防風、防雨、防潮措施，保證良好的焊接施工環境。

焊接采用無擺動或者擺動焊，打底使用氬弧焊打底，打底后再用氬弧焊填充一層，隨后采用直徑2.5焊條填充一層，再改用3.15焊條進行填充焊接，蓋面采用2.5焊條，焊接過程應控制每根完整的焊條所焊接的焊縫長度與該焊條的熔化長度之比應大于50%，且焊縫單層厚度不超過焊條直徑，擺動范圍小于3倍焊條直徑。打底焊道或中間焊道采用機械方法清理。焊條提前烘干后放入80℃～110℃的保溫桶內隨用隨取，焊絲在使用前應清除銹、垢、油污。

預熱溫度控溫點制定為220°，采用感應熱處理設備proheat 35，持續控溫。

氬氣純度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保護流量10～12 L/min。

層間溫度不超過250℃，消氫處理控溫點300℃。

熱處理工藝，恒溫溫度控溫點750 ℃，恒溫4 h，焊后升降溫速率控制在100 ℃/h。

低溫轉變溫度控溫點在90 ℃，恒溫1 h。

熱處理采用感應加熱法，熱電偶測溫，電腦溫控儀控制，自動記錄溫度曲線。控溫使用兩只熱電偶，并沿著圓周均勻布置，1支布置于焊縫中心，另外一只布置于距焊縫邊緣45 mm處，加熱寬度從焊縫中心算起，每側不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保溫巖棉采用40 mm，保溫寬度每側250 mm。

評定結果：

（1）焊縫表面成型良好，符合要求。（2）對焊縫進行射線檢查，合格。（3）焊縫及熱影響區微觀金相組織為回火索氏體，符合要求。（4）對焊縫及熱影響區硬度測量，平均值分別為224（熱影響區，257（焊縫），219（熱影響區），符合規定要求。（5）按規定在室溫下對試件進行沖擊韌性試驗，焊縫（55.33J），母材（220.00J），熱影響區（124.66J），滿足要求。（6）按規定對制作的試件進行180°彎曲試驗，未發現明顯裂紋，力學性能試驗合格。經檢驗，焊縫的外觀，無損探傷，硬度，沖擊韌性，拉伸彎曲，微觀金相組織均符合要求。工藝評定合格，此工藝可用于指導現場焊接工作。

4 應用

該電廠兩臺機組共計140只焊口采用此工藝進行焊接，焊接后進行了各種硬度檢驗，無損檢驗等，各項性能均能滿足要求。電廠如期發電運行后，P91管子及焊口運行良好，滿足了電廠的使用。

5 結論

經研究制定的新熱處理工藝滿足P91焊接施工要求，可以用于指導現場焊接工作。施工過程中如果遇到焊接熱處理工藝存在異議時，需要我們認真思考，分析研究，找出最佳方案，不斷地完善我們的焊接工藝。

參考文獻

[1] 張文鉞.焊接冶金學（基本原理）[M].機械工業出版社，2004.