论文部分内容阅读
摘要:对参建的华电邹县电厂四期#7机组1000MW超超临界机组、华能威海发电厂三期#5机组660MW超临界机组P92钢材管道的焊接和热处理过程的经验进行分析，总结了新型耐热钢P92的焊接质量控制要点以及焊接施工注意事项。
关键词：P92；焊接；质量控制
Abstract: the participation of Zouxian Huadian Power Plant four issue of #7 unit 1000MW ultra supercritical unit in Huaneng Weihai power plant, phase three #5 unit 660MW supercritical units in P92 steel pipe welding and heat treatment process analyses the experiences, summarizes the new heat resistant steel P92 welding quality control points as well as welding construction matters needing attention.
Key words: P92; welding; quality control
中图分类号：P755.1文献标识码： A 文章编号：
1.新型耐热钢材P92简介
随着科学技术的进步，为取得较好的减排增效效果，降低煤耗，新建火电机组容量、运行参数都有质的飞跃，出口蒸汽温度和压力进一步提高，为适应此变化，在大容量高参数锅炉中大量应用新型高合金钢。在华电国际邹县四期1000MW超超临界燃煤机组、华能威海发电厂三期#5机组660MW超临界机组的建设中，主蒸汽、热段管道大量使用了新型耐热钢P92钢。P92钢是在P91钢的上增加了1.5%～2.0%的W，并将Mo含量降低到0.5%，由于增加了W，大大增加了固溶强化效果，属于高Cr马氏体热强钢，P92钢具有一定的冷裂纹敏感性，其冷裂纹敏感性略低于P91钢，但是焊缝热热影响区性能对工艺的敏感性大。P92钢焊接在国内也没有较好的焊接经验借鉴。加大了施工难度，焊接过程中极易出现各种缺陷；如根部未熔合、裂纹等致命缺陷，在质量控制方面显得更加重要。
SA335P92钢合金成分为：
2制定严谨的施工方案
为保证焊接工作的程序性，我们查阅了大量的P92钢资料，参照华能的P91、P92钢焊接工艺导则，依据我公司新通过的P92钢焊接工艺评定，编制焊接作业指导书、焊接工艺卡，从人员选配、焊材管理、焊接过程控制、焊后热处理都做出了详细规定，要求质检人员、技术人员在焊接过程进行旁站监督，以确保施工人员严格执行焊接、热处理工艺。
3焊接过程控制
3.1严把人员关，认真进行P92焊接模拟练习
焊工是焊接施工直接操作者，他们的技能水平和责任心就是焊接质量的基础。为保证焊接质量，我们从P91钢持证焊接人员中，选拔技能好且有丰富P91钢焊接经验的焊工进行专门的模拟练习，参与模拟练习焊工根据施焊工艺的要求，严格遵循工艺卡中对预热温度、焊接规范、层间温度、焊层焊道分布的规定，掌握焊材的操作特点，适应现场的实际位置，施焊过程中培训教练旁站监督指导，在模拟练习中，对口、预热、焊接规范、焊道厚度和宽度、层间温度、低温保护、热处理等工序过程控制都做了严格要求，焊口焊接完毕热处理经过正火及回火处理，完成后送交检测中心进行射线检查、超声波检查和硬度检查，全部一次合格后方可参加现场的焊接工作。
3.2 SA335P92钢焊接工艺的选择：
采用GTAW+SMAW，两人对称焊接。（打底根部进行两边氩弧焊）采用小线能量、快速连弧、小摆幅、薄焊道、多层多道焊接方法。焊材选用德国伯乐蒂森公司MTS616 焊条及焊丝，其合金成份为：
3.3 焊前氩气室的制备：
大口径焊口的氩气室对口前用纸箱板和水溶纸用淀粉浆糊粘贴做好氩气室，充氩保护范围以坡口中心为准，每侧各200-300mm处，焊口外壁处周围用高温胶带密封，在管子开口处或者气室中心充氩，并留有一处排气孔以便排空气，提高气室内部的氩气纯度。为防止水溶纸与钢管内壁因预热而发生开裂，我们用浆糊糊两层水溶纸，增加保险系数。
3.4 P92大口径钢焊接工艺过程
焊接前先进行升温预热并开始进行充氩。合适的预热温度对于减小焊缝冷裂纹、特别是改善焊缝韧性和HAZ性能的劣化很重要，我们选择的预热温度为：GTAW150～200℃，SMAW 200-250℃。预热方法采用电加热。
升温充氩期间做好各项焊接准备。待预热温度达到150℃后撕开封口处用打火机试验充氩效果良好后开始对口点口。特别需要指出的是因电阻加热进行预热时，热电偶布置在管道外壁，并不能很好地反映坡口的温度，热处理人员使用红外线测温仪对坡口根部进行测温并做好记录，测温在氩弧焊打底前和打底后电焊前实测一次，均达到预热温度并恒温至少30分钟后方可以焊接。
氩弧焊打底焊接时边撕开封口边进行焊接，搭挡焊工将封口处撕开2cm观察打底透度情况，确保打底焊接质量。
为了确保焊口的根部质量、防止氧化，P92钢焊接第一遍填充仍然采用氩弧焊，此层焊道焊接时管内仍然要充氩保护。其它层采用SMAW工艺。
在SMAW焊接过程中要紧紧围绕控制焊接线能量、控制层间温度几个方面做好工作。小线能量可以以减少碳化物的析出量和铁素体含量，防止马氏体晶粒长大，从而提高焊缝的冲击韧性，在施工过程中控制焊层厚度和焊缝宽度是控制线能量的直接方式，将焊层厚度控制在2.5mm左右，焊缝宽度控制在8mm左右，在保证焊缝熔合良好的情况下，通过提高焊接速度，也能降低线能量。为降低焊接电流，我们仅使用φ2.5、φ3.2的电焊条。下表为焊接参数。
焊道厚度要求
焊接电流控制
控制层间温度可以避免焊缝金属在高温（1100℃以上）停留时间长致使晶粒长大变脆，使焊缝金属韧性降低。我们规定GTAW时层间温度控制在150-200℃，SMAW时层间温度控制在250-300℃。焊接过程中热处理人员用远红外测温仪现场测温并做好记录当温度超过，立刻停焊，等缓冷到要求范围后再进行焊接。
在焊接过程中要注意层间清理的重要性，在次层焊道焊接前，将前层焊道表面用钢丝刷进行清理，清除了焊渣、飞溅、“死角”，更重要的是清除铁水凝固时浮到表层的氢、硫、磷等杂质以及细小的熔渣。可以明显提高焊缝的内部质量，减少缺欠的产生。
4.热处理控制要点
4.1合理布置热电偶和补偿导线，热电偶丝压焊牢固，避免在安裝加热器时碰落或移位，补偿导线和热电偶丝连接时必须保证极性正确连接可靠。
4.2合理布置加热带和保温层，采取分区加热控温。
4.3热处理前必须低温保护,必须使马氏体充分转变，为了使转变充分，适量延长低温保护时间。
4.2焊接完毕后，按照热处理工艺要求对焊口先做低温保护，然后按照规定的升温速度升至恒温温度760±10℃，保温时间严格按照技术规程要求执行，冷却至300℃后不控温，但在保温棉内冷却至室温。对热处理后的焊接接头及时进行无损检测及硬度检测，以此结果适当调节热处理保温时间。预热及焊后热处理的控制是保证焊接接头各项指标性能的重中之重，热处理必须严格执行各个参数和步骤。曲线以规格Ф610×135的末级过热器出口集箱为例。
5.总结：
5.1经过上述分析，确定P92钢焊接中应特别严格控制的以下几点：（1）氩气室的准备；（2）对口前的检查；（3）预热温度的控制；（4）焊工操作是否不规范，焊接电流、焊道厚度和宽度能否符合要求；（5）层间温度不大于300℃；（6）层间清理。
5.2华电邹县四期#7机组共有P92焊口300余只，华能威海发电厂三期#5机组共有P92焊口115余只，壁厚从14mm到140mm不等，综合以上两台超超临界机组新型耐热钢P92钢的焊接经验，通过以上各要点严格把关和控制，一次探伤合格率达到100%，并对所有完成的焊口都做了100％的光谱复查和焊缝及热影响区的硬度检验，焊缝的硬度平均在210～240HB，全部符合规定的硬度要求，完全达到了焊接验收优良标准（一次合格率≥96%）的要求。
参考文献
1.《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004
2.《焊接工艺评定规程》DL/T868-2004
3.《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819－2002
4.华能T/P91、T/P92焊接工艺导则
5.华能T/P91、T/P92焊接质量导则2008年版
6.山东电力建设第一工程公司关于P92焊接工艺评定资料
关键词：P92；焊接；质量控制
Abstract: the participation of Zouxian Huadian Power Plant four issue of #7 unit 1000MW ultra supercritical unit in Huaneng Weihai power plant, phase three #5 unit 660MW supercritical units in P92 steel pipe welding and heat treatment process analyses the experiences, summarizes the new heat resistant steel P92 welding quality control points as well as welding construction matters needing attention.
Key words: P92; welding; quality control
中图分类号：P755.1文献标识码： A 文章编号：
1.新型耐热钢材P92简介
随着科学技术的进步，为取得较好的减排增效效果，降低煤耗，新建火电机组容量、运行参数都有质的飞跃，出口蒸汽温度和压力进一步提高，为适应此变化，在大容量高参数锅炉中大量应用新型高合金钢。在华电国际邹县四期1000MW超超临界燃煤机组、华能威海发电厂三期#5机组660MW超临界机组的建设中，主蒸汽、热段管道大量使用了新型耐热钢P92钢。P92钢是在P91钢的上增加了1.5%～2.0%的W，并将Mo含量降低到0.5%，由于增加了W，大大增加了固溶强化效果，属于高Cr马氏体热强钢，P92钢具有一定的冷裂纹敏感性，其冷裂纹敏感性略低于P91钢，但是焊缝热热影响区性能对工艺的敏感性大。P92钢焊接在国内也没有较好的焊接经验借鉴。加大了施工难度，焊接过程中极易出现各种缺陷；如根部未熔合、裂纹等致命缺陷，在质量控制方面显得更加重要。
SA335P92钢合金成分为：
2制定严谨的施工方案
为保证焊接工作的程序性，我们查阅了大量的P92钢资料，参照华能的P91、P92钢焊接工艺导则，依据我公司新通过的P92钢焊接工艺评定，编制焊接作业指导书、焊接工艺卡，从人员选配、焊材管理、焊接过程控制、焊后热处理都做出了详细规定，要求质检人员、技术人员在焊接过程进行旁站监督，以确保施工人员严格执行焊接、热处理工艺。
3焊接过程控制
3.1严把人员关，认真进行P92焊接模拟练习
焊工是焊接施工直接操作者，他们的技能水平和责任心就是焊接质量的基础。为保证焊接质量，我们从P91钢持证焊接人员中，选拔技能好且有丰富P91钢焊接经验的焊工进行专门的模拟练习，参与模拟练习焊工根据施焊工艺的要求，严格遵循工艺卡中对预热温度、焊接规范、层间温度、焊层焊道分布的规定，掌握焊材的操作特点，适应现场的实际位置，施焊过程中培训教练旁站监督指导，在模拟练习中，对口、预热、焊接规范、焊道厚度和宽度、层间温度、低温保护、热处理等工序过程控制都做了严格要求，焊口焊接完毕热处理经过正火及回火处理，完成后送交检测中心进行射线检查、超声波检查和硬度检查，全部一次合格后方可参加现场的焊接工作。
3.2 SA335P92钢焊接工艺的选择：
采用GTAW+SMAW，两人对称焊接。（打底根部进行两边氩弧焊）采用小线能量、快速连弧、小摆幅、薄焊道、多层多道焊接方法。焊材选用德国伯乐蒂森公司MTS616 焊条及焊丝，其合金成份为：
3.3 焊前氩气室的制备：
大口径焊口的氩气室对口前用纸箱板和水溶纸用淀粉浆糊粘贴做好氩气室，充氩保护范围以坡口中心为准，每侧各200-300mm处，焊口外壁处周围用高温胶带密封，在管子开口处或者气室中心充氩，并留有一处排气孔以便排空气，提高气室内部的氩气纯度。为防止水溶纸与钢管内壁因预热而发生开裂，我们用浆糊糊两层水溶纸，增加保险系数。
3.4 P92大口径钢焊接工艺过程
焊接前先进行升温预热并开始进行充氩。合适的预热温度对于减小焊缝冷裂纹、特别是改善焊缝韧性和HAZ性能的劣化很重要，我们选择的预热温度为：GTAW150～200℃，SMAW 200-250℃。预热方法采用电加热。
升温充氩期间做好各项焊接准备。待预热温度达到150℃后撕开封口处用打火机试验充氩效果良好后开始对口点口。特别需要指出的是因电阻加热进行预热时，热电偶布置在管道外壁，并不能很好地反映坡口的温度，热处理人员使用红外线测温仪对坡口根部进行测温并做好记录，测温在氩弧焊打底前和打底后电焊前实测一次，均达到预热温度并恒温至少30分钟后方可以焊接。
氩弧焊打底焊接时边撕开封口边进行焊接，搭挡焊工将封口处撕开2cm观察打底透度情况，确保打底焊接质量。
为了确保焊口的根部质量、防止氧化，P92钢焊接第一遍填充仍然采用氩弧焊，此层焊道焊接时管内仍然要充氩保护。其它层采用SMAW工艺。
在SMAW焊接过程中要紧紧围绕控制焊接线能量、控制层间温度几个方面做好工作。小线能量可以以减少碳化物的析出量和铁素体含量，防止马氏体晶粒长大，从而提高焊缝的冲击韧性，在施工过程中控制焊层厚度和焊缝宽度是控制线能量的直接方式，将焊层厚度控制在2.5mm左右，焊缝宽度控制在8mm左右，在保证焊缝熔合良好的情况下，通过提高焊接速度，也能降低线能量。为降低焊接电流，我们仅使用φ2.5、φ3.2的电焊条。下表为焊接参数。
焊道厚度要求
焊接电流控制
控制层间温度可以避免焊缝金属在高温（1100℃以上）停留时间长致使晶粒长大变脆，使焊缝金属韧性降低。我们规定GTAW时层间温度控制在150-200℃，SMAW时层间温度控制在250-300℃。焊接过程中热处理人员用远红外测温仪现场测温并做好记录当温度超过，立刻停焊，等缓冷到要求范围后再进行焊接。
在焊接过程中要注意层间清理的重要性，在次层焊道焊接前，将前层焊道表面用钢丝刷进行清理，清除了焊渣、飞溅、“死角”，更重要的是清除铁水凝固时浮到表层的氢、硫、磷等杂质以及细小的熔渣。可以明显提高焊缝的内部质量，减少缺欠的产生。
4.热处理控制要点
4.1合理布置热电偶和补偿导线，热电偶丝压焊牢固，避免在安裝加热器时碰落或移位，补偿导线和热电偶丝连接时必须保证极性正确连接可靠。
4.2合理布置加热带和保温层，采取分区加热控温。
4.3热处理前必须低温保护,必须使马氏体充分转变，为了使转变充分，适量延长低温保护时间。
4.2焊接完毕后，按照热处理工艺要求对焊口先做低温保护，然后按照规定的升温速度升至恒温温度760±10℃，保温时间严格按照技术规程要求执行，冷却至300℃后不控温，但在保温棉内冷却至室温。对热处理后的焊接接头及时进行无损检测及硬度检测，以此结果适当调节热处理保温时间。预热及焊后热处理的控制是保证焊接接头各项指标性能的重中之重，热处理必须严格执行各个参数和步骤。曲线以规格Ф610×135的末级过热器出口集箱为例。
5.总结：
5.1经过上述分析，确定P92钢焊接中应特别严格控制的以下几点：（1）氩气室的准备；（2）对口前的检查；（3）预热温度的控制；（4）焊工操作是否不规范，焊接电流、焊道厚度和宽度能否符合要求；（5）层间温度不大于300℃；（6）层间清理。
5.2华电邹县四期#7机组共有P92焊口300余只，华能威海发电厂三期#5机组共有P92焊口115余只，壁厚从14mm到140mm不等，综合以上两台超超临界机组新型耐热钢P92钢的焊接经验，通过以上各要点严格把关和控制，一次探伤合格率达到100%，并对所有完成的焊口都做了100％的光谱复查和焊缝及热影响区的硬度检验，焊缝的硬度平均在210～240HB，全部符合规定的硬度要求，完全达到了焊接验收优良标准（一次合格率≥96%）的要求。
参考文献
1.《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004
2.《焊接工艺评定规程》DL/T868-2004
3.《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819－2002
4.华能T/P91、T/P92焊接工艺导则
5.华能T/P91、T/P92焊接质量导则2008年版
6.山东电力建设第一工程公司关于P92焊接工艺评定资料