T91材質小口徑厚壁管道氬電聯(lián)焊焊接工藝及操作技術

摘 要：本文針對某電廠600MW超超臨界#6機組高溫高壓部件T91材質焊口，材質規(guī)格大多在8～16mm之間，為滿足現(xiàn)場焊接及進度需求，結合現(xiàn)場焊口數(shù)量多且焊工操作難度大的實際情況，對現(xiàn)場氬電聯(lián)焊焊接時存在的問題、焊工培訓及焊接操作等方面做了詳細的論述，形成了一整套現(xiàn)場高合金材質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規(guī)范，對現(xiàn)場焊接實際操作具有很好的指導作用。

關鍵詞：T91；小口徑厚壁管；缺陷；操作技術要點

中圖分類號：TG457.6 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0058-02

1 概 況

某電廠三期擴建工程為湖南省內600MW超超臨界機組工程，其分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級過熱器、末級再熱器等部件均采用T91材質，管徑和壁厚分別在45～70mm和8～16mm之間，焊口數(shù)量多達4500個，其材質高、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T91小口徑厚壁管道采用氬電聯(lián)焊操作技術在提高效率、保證進度、緩解焊工短缺壓力、節(jié)約成本和保證質量上都能起到重要的作用。

2 焊接性分析

T91鋼在美國機械工程師學會（ASME）標準中代表鍋爐小口徑管，屬于馬氏體耐熱鋼，是在9Cr1Mo鋼的基礎上通過添加V、Nb等微量元素形成的，它具有良好的沖擊性能和高溫強度，且有較低的熱膨脹系數(shù)和良好的導熱性，抗拉強度和屈服強度較高，該鋼具有較大的冷裂傾向，焊接時可能產生冷裂紋和熱裂紋。

3 T91小口徑鋼氬電聯(lián)焊焊接時存在的問題

由于在本機組中分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級過熱器及末級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材質焊接性能差，焊接工藝要求嚴格，施工工期緊，在焊接過程中，主要問題為如下所述：

（1）近年來，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材質幾乎不采用，而隨著600MW級超超臨界機組高溫高壓部件中T91材質焊口數(shù)量越來越多壁厚越來越厚且工期越來越緊的現(xiàn)狀，焊工對于小口徑厚壁管道電焊操作技能水平已不能滿足現(xiàn)場質量與進度需求。

（2）后屏過熱器、末級過熱器等部件管排均為整片管排，因此實際焊接位置處不能進行整體充氬，背面氬氣保護不好容易產生缺陷，給質量及進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，同時在死角位置容易出現(xiàn)不可避免的缺陷。

4 現(xiàn)場實施措施

4.1 加強焊工培訓，提高焊工電焊技術操作水平

針對目前我公司焊工資源的不足，我們從平時焊口一次合格率高的焊工中抽出一部分進行專項訓練，并指派焊接高級技師在現(xiàn)場進行操作指導，在內及在外表質量符合規(guī)程要求后安排到培訓中心進行考試取證，然后進行上崗。

4.2 自做充氬裝置，保證充氬效果，確保根部打底質量

針對現(xiàn)場焊口實際位置不能整體充氬的情況，我們先將焊口上下內壁各約100mm位置用可溶性紙進行封堵，再把自做專用的充氬裝置（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）插入焊口對口間隙中進行充氬，待充氬效果良好后，再進行打底焊接，為防止用此種充氬方法在打底收口時氬氣保護的不足，我們在打底焊收口拔出銅管前先將氬氣開大，以保證焊口收口焊接時有充足的氬氣保護。通過此方法，我們解決了在根部打底時易出現(xiàn)的焊接缺陷，特別是在打底收口時出現(xiàn)“肚臍裝”的凹坑缺陷問題，保證了焊口根部打底質量。

4.3 合理安排焊接順序，嚴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，同時在死角位置也容易出現(xiàn)焊接缺陷，針對此情況，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增大管子之間間距，待焊口焊完后再將圓鋼去除。同時對于電焊填充及蓋面層，我們全部采用直徑？準2.5的焊條，嚴格規(guī)定其焊接工藝參數(shù)，確保電焊層的焊接質量，蓋面層要求至少保證三道以上。

5 焊接操作技術要點

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)場鍋爐受熱面安裝過程中使用，其焊接操作水平還沒有達到成熟階段，因此為保證焊接質量，在施焊過程中應該注意以下操作技術要求。

（1）不得強行對口點固焊接，防止焊接時產生較大的拘束應力。

（2）打底時坡口內側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，焊接時鎢極與熔池應保持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充足，特別是在打底收口焊接前應將氬氣流量開至最大，再迅速將銅管取出收口，確保焊口內壁氬氣保護良好，防止在收口時產生凹坑缺陷。

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

（5）電焊層焊接時應嚴格控制焊接工藝參數(shù)，采用適當?shù)碾娏骺焖俸附?，層間溫度控制在200～300℃以內。

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

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

（8）焊縫蓋面層焊接應不少于三道，每層焊道之間圓滑過渡，焊接完畢后仔細檢查焊縫表面，確認無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)焊工藝應用特點比較

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、質量保證上能起到很好的效果。表1為兩種工藝特點比較。

7 結 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越厚的趨勢，在超超臨界機組鍋爐安裝階段，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)場通過專項練習培訓，可以解決目前能勝任T91小口徑厚壁焊口氬電聯(lián)焊操作技術水平焊工資源的不足。

（3）現(xiàn)場T91小口徑厚壁焊口氬電聯(lián)焊操作中，只有深刻領會焊接操作技術要點，方可保證焊口的焊接質量。

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

參考文獻

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

[2]《焊工技術考核規(guī)程》（DL/T679-2012）.

收稿日期：2018-8-13

作者簡介：董鐵山（1966-），男，工程師，本科，主要從事電力建設工作。