SA335—P91鋼管道安裝中焊接熱處理質(zhì)量控制

摘 要：隨著近年來電力工業(yè)的迅速發(fā)展，各種高參數(shù)、大容量的節(jié)能環(huán)保機(jī)組的不斷涌現(xiàn)，對(duì)所涉及到的鋼材料焊接可靠性提出了更高的要求。本文對(duì)SA335 - P91鋼管道的焊接熱處理進(jìn)行分析，探討其質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：可靠性;SA335 - P91;質(zhì)量控制

P91型新型熱強(qiáng)鋼最早于20世紀(jì)90年代在我國得到了運(yùn)用，近年來SA335 - P91鋼管道安裝焊接熱處理過程中遇到了一些問題，在焊接技術(shù)人員的努力下，部分問題已經(jīng)得到了解決。焊接作為保證火電建設(shè)質(zhì)量各發(fā)電設(shè)備安全有效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，對(duì)我國電力發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著重要的意義。

1 SA335 - P91鋼的化學(xué)成分分析

根據(jù)國際焊接學(xué)會(huì)所推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式，可推算出SA335 - P91鋼在很定程度上具有淬硬傾向，在另一方面說明了SA335 - P91鋼材料的焊接性能較差。與此同時(shí)，在焊接時(shí)的高溫空冷作用下，SA335 - P91鋼極為容易產(chǎn)生淬硬的馬氏體組織，由于其所產(chǎn)生的馬氏體組織具有導(dǎo)熱性差的特點(diǎn)，致使焊接應(yīng)力不能充分釋放，焊縫之間的殘留應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生焊接裂紋。

SA335 - P91鋼的化學(xué)成分如表1所示：

2 SA335 - P91鋼焊接要求

首先，在進(jìn)行SA335 - P91鋼管道安裝施工時(shí)，應(yīng)采用單方向施工的方法，即指在焊接過程中保持管道一端為自由端，避免出現(xiàn)管道系統(tǒng)應(yīng)力過大的狀況，防止由此帶來的焊接裂紋。

其次，在焊接熱處理時(shí)，應(yīng)保持良好的焊接環(huán)境，采取有效的防風(fēng)防雨措施，同時(shí)嚴(yán)格禁止在雨天、霧天及其他不良天氣條件下進(jìn)行焊接熱處理工作，從而盡可能的防止冷裂紋的產(chǎn)生，達(dá)到提高焊接質(zhì)量的目的。

第三，在對(duì)于SA335 - P91鋼管道進(jìn)行焊接熱處理時(shí)，在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備一路備用電源，避免由于非正常斷電導(dǎo)致的焊接熱處理工作中斷，從而確保焊接熱處理工作的連續(xù)性。

第四，SA335 - P91鋼焊接熱處理的最低溫度應(yīng)保持在5°以上，同時(shí)禁止在管道口任意引弧，并確保充氬裝置具有良好的密封性，便于取出和安裝。

3 SA335 - P91鋼焊接熱處理工藝溫度控制要點(diǎn)

作為一種具有良好高溫持久強(qiáng)度以及穩(wěn)定和高溫抗蠕變能力等綜合性能的新型馬氏體耐熱鋼，SA335 - P91憑借在制造過中的精細(xì)處理工藝和加工等級(jí)，使之成為了綜合性能較強(qiáng)的材料。而由于火電站焊接作業(yè)大多是在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，要確保焊接后的P91鋼的優(yōu)良性能得到延續(xù)，是有一定的難度的，所以必須創(chuàng)造出有利于SA335 - P91鋼焊接的條件，并經(jīng)過嚴(yán)格的程序設(shè)置和工藝參數(shù)，對(duì)焊接工作檢驗(yàn)力度和措施進(jìn)行加強(qiáng)，從而確保焊接熱處理工作的優(yōu)質(zhì)性。所以就需要對(duì)其力學(xué)性能有所了解，SA335 - P91鋼的常溫力學(xué)性能如表2：

3.1 焊前預(yù)熱溫度

P91鋼在進(jìn)行手工鎢極氬弧焊時(shí)溫度在100—150℃，焊條電弧焊時(shí)在200—300℃時(shí)可以有效的防止冷裂縫的產(chǎn)生。作為預(yù)防冷裂紋的最有效措施之一，焊前預(yù)熱在達(dá)到減少焊接應(yīng)力的同時(shí)，還能有效減緩焊接過后的冷卻速度，使焊接縫中的擴(kuò)散氫能有較長的時(shí)間逸出，有效的減少可能存在的氫至裂紋。同時(shí)，通過對(duì)焊接縫及淬硬程度的減少，提升了焊接接頭的抗裂性能。

3.2 焊接層溫度

手工鎢極氬弧焊時(shí)溫度在100—150℃，焊條電弧焊時(shí)在200—300℃，在確保SA335 - P91鋼的綜合力學(xué)性能的同時(shí)，有效的避免了過熱組織的出現(xiàn)。所以，對(duì)于層間溫度的控制，應(yīng)從細(xì)化晶粒、提高韌性等多個(gè)方面綜合考慮。

3.3 焊接接頭及回火處理

在進(jìn)行SA335 - P91鋼焊后熱處理之前，應(yīng)確保將焊接接頭的溫度降至100—150℃，使焊縫能夠完全實(shí)現(xiàn)馬氏體的轉(zhuǎn)變，同時(shí)在熱處理過程中，還應(yīng)注意對(duì)焊接接頭內(nèi)外壁溫度差的控制。同時(shí)，保證回火的完全性，通過高溫回火使焊縫具備與母材相近的性能。

3.4 打底

采用兩層 TIG打底，通過減少熱輸入，可有效地降低根部焊縫氧化程度，保證打底質(zhì)量。

3.5 收弧

操作上應(yīng)特別注意收弧質(zhì)量，收弧時(shí)先將焊接電流衰減下來，填滿弧坑后移向坡口邊沿收弧，以防產(chǎn)生弧坑裂紋。

4 材料控制及質(zhì)量驗(yàn)收

熱處理工作作為一項(xiàng)較為特殊的處理過程，要有具備一定資質(zhì)的人員對(duì)其進(jìn)行連續(xù)性的監(jiān)督和控制，以下主要對(duì)焊接熱處理過程中的材料控制及質(zhì)量驗(yàn)收進(jìn)行分析：

4.1 材料控制

在材料性質(zhì)上，可以將焊接熱處理材料劃分為主材料和輔材料。主材料主要是在加熱過程中確保加熱順利所消耗的材料，如電纜電線、保溫材料、遠(yuǎn)紅外加熱器等。輔助材料則是指鐵絲、絕緣膠帶等輔助主材共同進(jìn)行熱處理工作所需消耗的材料。對(duì)于以上熱處理中所用到的消耗材料，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的入廠檢驗(yàn)，確保其質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并進(jìn)行入庫管理。

4.2 檢驗(yàn)與驗(yàn)收

首先，確保熱處理溫度記錄曲線的記錄按施工處理程序進(jìn)行，并由主管熱處理的技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)督和指導(dǎo)。

其次，當(dāng)焊接接頭熱處理過后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行100%硬度測(cè)試，對(duì)其焊接縫區(qū)域以及熱影響區(qū)硬度平均值進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)測(cè)定部位最少應(yīng)選取三個(gè)點(diǎn)，從而確保測(cè)定結(jié)果的科學(xué)性。

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作者簡(jiǎn)介：侯亞博（1984—），男，陜西周至人，助理工程師，研究方向：電建焊接熱處理。