T91材質(zhì)小口徑厚壁管道氬電聯(lián)焊焊接工藝及操作技術(shù)

摘 要：本文針對(duì)某電廠600MW超超臨界#6機(jī)組高溫高壓部件T91材質(zhì)焊口，材質(zhì)規(guī)格大多在8～16mm之間，為滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)焊接及進(jìn)度需求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)焊口數(shù)量多且焊工操作難度大的實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氬電聯(lián)焊焊接時(shí)存在的問(wèn)題、焊工培訓(xùn)及焊接操作等方面做了詳細(xì)的論述，形成了一整套現(xiàn)場(chǎng)高合金材質(zhì)小口徑厚壁管道氬弧焊打底電焊填充及蓋面的焊接工藝及操作技術(shù)規(guī)范，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接實(shí)際操作具有很好的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：T91；小口徑厚壁管；缺陷；操作技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0058-02

1 概 況

某電廠三期擴(kuò)建工程為湖南省內(nèi)600MW超超臨界機(jī)組工程，其分隔屏過(guò)熱器、后屏過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、末級(jí)再熱器等部件均采用T91材質(zhì)，管徑和壁厚分別在45～70mm和8～16mm之間，焊口數(shù)量多達(dá)4500個(gè)，其材質(zhì)高、焊口數(shù)量多、工期緊、焊接位置困難、操作難度大，給焊接專(zhuān)業(yè)提高了很大的難度。因此，相比T91小口徑管的全氬弧焊，針對(duì)T91小口徑厚壁管道采用氬電聯(lián)焊操作技術(shù)在提高效率、保證進(jìn)度、緩解焊工短缺壓力、節(jié)約成本和保證質(zhì)量上都能起到重要的作用。

2 焊接性分析

T91鋼在美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）標(biāo)準(zhǔn)中代表鍋爐小口徑管，屬于馬氏體耐熱鋼，是在9Cr1Mo鋼的基礎(chǔ)上通過(guò)添加V、Nb等微量元素形成的，它具有良好的沖擊性能和高溫強(qiáng)度，且有較低的熱膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較高，該鋼具有較大的冷裂傾向，焊接時(shí)可能產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋。

3 T91小口徑鋼氬電聯(lián)焊焊接時(shí)存在的問(wèn)題

由于在本機(jī)組中分隔屏過(guò)熱器、后屏過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器及末級(jí)再熱器等部件大多采用了T91小口徑厚壁管道，焊口數(shù)量多，且T91材質(zhì)焊接性能差，焊接工藝要求嚴(yán)格，施工工期緊，在焊接過(guò)程中，主要問(wèn)題為如下所述：

（1）近年來(lái)，由于鍋爐受熱面焊口普遍采用全氬弧焊接工藝，電焊填充及電焊蓋面的焊口比例下降，大約只占5%左右，尤其是T91材質(zhì)幾乎不采用，而隨著600MW級(jí)超超臨界機(jī)組高溫高壓部件中T91材質(zhì)焊口數(shù)量越來(lái)越多壁厚越來(lái)越厚且工期越來(lái)越緊的現(xiàn)狀，焊工對(duì)于小口徑厚壁管道電焊操作技能水平已不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量與進(jìn)度需求。

（2）后屏過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器等部件管排均為整片管排，因此實(shí)際焊接位置處不能進(jìn)行整體充氬，背面氬氣保護(hù)不好容易產(chǎn)生缺陷，給質(zhì)量及進(jìn)度保證增加了很大的困難。

（3）由于管排與管排之間間距小，且管排上單根管子與管子之間間距約只有8～12mm，因此給電焊焊接操作增大了難度，同時(shí)在死角位置容易出現(xiàn)不可避免的缺陷。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施措施

4.1 加強(qiáng)焊工培訓(xùn)，提高焊工電焊技術(shù)操作水平

針對(duì)目前我公司焊工資源的不足，我們從平時(shí)焊口一次合格率高的焊工中抽出一部分進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練，并指派焊接高級(jí)技師在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作指導(dǎo)，在內(nèi)及在外表質(zhì)量符合規(guī)程要求后安排到培訓(xùn)中心進(jìn)行考試取證，然后進(jìn)行上崗。

4.2 自做充氬裝置，保證充氬效果，確保根部打底質(zhì)量

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊口實(shí)際位置不能整體充氬的情況，我們先將焊口上下內(nèi)壁各約100mm位置用可溶性紙進(jìn)行封堵，再把自做專(zhuān)用的充氬裝置（將銅管切成短節(jié)約50～60mm，短節(jié)前端砸平，在扁平處上面打密致的小孔，將另一端插入氬氣皮管內(nèi)）插入焊口對(duì)口間隙中進(jìn)行充氬，待充氬效果良好后，再進(jìn)行打底焊接，為防止用此種充氬方法在打底收口時(shí)氬氣保護(hù)的不足，我們?cè)诖虻缀甘湛诎纬鲢~管前先將氬氣開(kāi)大，以保證焊口收口焊接時(shí)有充足的氬氣保護(hù)。通過(guò)此方法，我們解決了在根部打底時(shí)易出現(xiàn)的焊接缺陷，特別是在打底收口時(shí)出現(xiàn)“肚臍裝”的凹坑缺陷問(wèn)題，保證了焊口根部打底質(zhì)量。

4.3 合理安排焊接順序，嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)

由于管排間距小，單根管子之間間距只有8～10mm，給電焊操作增加了很大的難度，同時(shí)在死角位置也容易出現(xiàn)焊接缺陷，針對(duì)此情況，我們合理安排施焊順序，先焊間距比較寬的，再焊間距小的，且在間距小的管子與管子之間在保證不傷害母材的前提下插入圓鋼適當(dāng)增大管子之間間距，待焊口焊完后再將圓鋼去除。同時(shí)對(duì)于電焊填充及蓋面層，我們?nèi)坎捎弥睆?？?zhǔn)2.5的焊條，嚴(yán)格規(guī)定其焊接工藝參數(shù)，確保電焊層的焊接質(zhì)量，蓋面層要求至少保證三道以上。

5 焊接操作技術(shù)要點(diǎn)

T91小口徑厚壁管道氬電聯(lián)焊焊接方法為我公司首次大面積在現(xiàn)場(chǎng)鍋爐受熱面安裝過(guò)程中使用，其焊接操作水平還沒(méi)有達(dá)到成熟階段，因此為保證焊接質(zhì)量，在施焊過(guò)程中應(yīng)該注意以下操作技術(shù)要求。

（1）不得強(qiáng)行對(duì)口點(diǎn)固焊接，防止焊接時(shí)產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。

（2）打底時(shí)坡口內(nèi)側(cè)焊道的厚度盡量要薄，但保證根部盡可能突出以利于接頭良好，焊接時(shí)鎢極與熔池應(yīng)保持1～1.5mm，熔池邊緣距離熔化焊道兩邊坡口鈍邊1.5～2mm。

（3）打底焊接需保證焊口背面氬氣保護(hù)充足，特別是在打底收口焊接前應(yīng)將氬氣流量開(kāi)至最大，再迅速將銅管取出收口，確保焊口內(nèi)壁氬氣保護(hù)良好，防止在收口時(shí)產(chǎn)生凹坑缺陷。

（4）打底層焊接完畢后，進(jìn)行一層兩道氬弧焊的填充，以防止在電焊填充時(shí)產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象。

（5）電焊層焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，采用適當(dāng)?shù)碾娏骺焖俸附樱瑢娱g溫度控制在200～300℃以?xún)?nèi)。

（6）在采用多層多道焊接時(shí)，層間接頭應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，且每層每道焊縫的厚度應(yīng)小于3mm，水平固定焊接時(shí)焊條擺幅的寬度小于焊條直徑的4倍，以此減少對(duì)焊縫的熱輸入。

（7）施焊時(shí)每層焊接完畢后，使用鋼絲刷或磨光機(jī)清理焊縫表面的焊渣及氧化物，檢查焊縫表面無(wú)缺陷后方可進(jìn)行次層焊接。

（8）焊縫蓋面層焊接應(yīng)不少于三道，每層焊道之間圓滑過(guò)渡，焊接完畢后仔細(xì)檢查焊縫表面，確認(rèn)無(wú)表面缺陷后方可交熱處理。

6 T91小徑厚壁管焊口采用全氬與氬電聯(lián)焊工藝應(yīng)用特點(diǎn)比較

雖然采用氬電聯(lián)焊方法在焊接操作上難度要比全氬焊大，但是在提高效率、節(jié)約成本、質(zhì)量保證上能起到很好的效果。表1為兩種工藝特點(diǎn)比較。

7 結(jié) 論

（1）隨著T91焊口數(shù)量在鍋爐高溫高壓部件中增多以及壁厚越來(lái)越厚的趨勢(shì)，在超超臨界機(jī)組鍋爐安裝階段，采用氬電聯(lián)焊焊接工藝是毋容置疑的選擇，很有必要。

（2）現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)專(zhuān)項(xiàng)練習(xí)培訓(xùn)，可以解決目前能勝任T91小口徑厚壁焊口氬電聯(lián)焊操作技術(shù)水平焊工資源的不足。

（3）現(xiàn)場(chǎng)T91小口徑厚壁焊口氬電聯(lián)焊操作中，只有深刻領(lǐng)會(huì)焊接操作技術(shù)要點(diǎn)，方可保證焊口的焊接質(zhì)量。

（4）相比T91小口徑管的全氬弧焊，針對(duì)T91小口徑厚壁管道采用氬電聯(lián)焊操作技術(shù)在提高效率、保證進(jìn)度、緩解焊工短缺壓力、節(jié)約成本能達(dá)到不錯(cuò)的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869-2012）.

[2]《焊工技術(shù)考核規(guī)程》（DL/T679-2012）.

收稿日期：2018-8-13

作者簡(jiǎn)介：董鐵山（1966-），男，工程師，本科，主要從事電力建設(shè)工作。