焊接热处理十篇

焊接热处理篇1

钢铁中的五大基本元素是C. Mn. Si. P. S,而Cr—Mo钢是在碳钢五大元素的基础上增加Cr. Mo两种为主的元素，形成以Cr—Mo为基础的低、中合金珠光体耐热钢，是动力工业、石油化工等行业应用于高温条件下重要材料之一。Cr—Mo钢材料一般可用于600℃以下。它不仅有很好的抗氧化性和热强性，还有比较好的抗硫腐蚀和抗氢腐蚀性能，并且是合金元素含量少，价格便宜，同时具有良好的工艺性能和物理性能，所以应用范围很广泛。

珠光体耐热钢Cr的质量分数一般为0.5%-9%，Mo的质量分数一般为0.5%或1%。随着Cr、Mo含量的增加，钢的抗氧化性、高温强度和抗硫化物腐蚀性能都增加。

2. Cr-Mo钢的焊接性分析

Cr-Mo钢的焊接性与低碳调质钢相近，焊接中存在的主要问题是冷裂纹、热影响区的硬化、软伦，以及焊后热处理或高温长期使用中的消除应力裂纹。如果焊接材料选择不当，焊缝中还有可能产生热裂纹。

2.1热影响区硬化及冷裂纹

珠光体耐热钢中的Cr、Mo元素能显著提高钢的淬硬性，这些合金元素推迟了冷却过程中的组织转变，提高了过冷奥氏体的稳定性。在焊接热输入过小时，热影响区易出现淬硬组织；在焊接热输入过大时，热影响区晶粒无明显粗化。淬硬性大的珠光体耐热钢焊接中可能出现冷裂纹，裂纹倾向一般随着钢中Cr、Mo的含量的提高而增大。

2.2消除应力裂纹（SR裂纹）

珠光体耐热钢消除应力裂纹取决于钢中碳化物形成元素（Mo、V等）的特性及其含量。消除应力裂纹出现在焊接热影响区的粗晶区，与焊接工艺及焊接残余应力有关。这种裂纹一般在500-700℃的敏感温度范围形成，珠光体耐热钢中的Mo含量增多时，Cr对消除应力裂纹的影响也增大。

2.3回火脆性

Cr-Mo耐热钢及其焊接接头在350-500℃温度区间长期运行过程中发生脆变的现象称为回火脆性。产生回火脆性的主要原因是由于在回火脆化温度范围内长期加热后，P、As、Sb、Sn等杂质元素在奥氏体晶界偏析而引起的晶界脆化，此外，与促进回火脆化的元素Mn、Si也有关。

3. Cr-Mo钢的焊接工艺特点

Cr-Mo钢一般在预热状态下焊接、焊后大多要进行高温回火处理。Cr-Mo钢的定位焊和正式施焊前都要预热，若焊件刚性大，宜整体预热。焊条电弧焊时应尽量减小接头的拘束度。焊接过程中保持焊件的温度不低于预热温度（包括多层焊时的层间温度），尽量避免中断，不得已中断焊接时，应保证焊件缓慢冷却。重新施焊的焊接件焊前仍须预热，焊接完毕后将焊件保持在预热温度以上数小时，然后再缓慢冷却。焊缝余高不宜过高。

4.焊后热处理工艺

压力容器在制造过程中常采用的热处理方法一般有两类:一类为改善金属材料力学性能的热处理,另一类为焊后热处理。下面重点对压力容器焊后热处理进行分析。广义地讲,焊后热处理是指焊后能改变焊接接头的组织和性能,或降低残余应力的过程。包括退火、完全退火、固熔、正火、正火加回火、回火、消除应力热处理、析出热处理等。狭义地讲,焊后热处理仅指消除应力热处理,即为了改善焊接接头的组织和性能,消除焊接残余应力等影响.压力容器焊接是局部快速加热至高温后又快速冷却的过程,焊接接头区与母材间存在较高的温度梯度,加热时,高温金属的热膨胀受到周围冷态金属的拘束,产生了热应力,冷却时,焊接接头金属受周围冷态金属的约束而无法自由收缩,从而形成了残余应力,可见焊接应力是因焊接接头区与周边部位变形不协调而产生的。

炼油、大型火电机组及煤代油生产合成气的加压气化装置中的中高温设备，均要求钢材有良好的抗氧化性(耐热性)、足够的高温强度以及优良的韧性，为此，广泛采用各种类型的铬钼钢。目前，我国一些大中型制造厂制造这类设备应用较多的钢种是：1Cr一0.5Mo(如：15CrMoR，15CrMog等)；1.25Cr-0.5Mo（例如14CrlMoR、SA3Grl等)；2.25Cr-1Mo(例如：12Cr2MolR、SA387Gr22、等)，当然还有含钒的Cr—Mo钢。此外，还有的炼油设备采用爆炸复合钢板制作，其基层为Cr—Mo钢，复层为不锈钢。

Cr—Mo钢设备需进行焊后热处理，以消除焊接残余应力，降低焊接接头的硬度和改善其力学性能。随着装置的大型化，钢材强度或厚度增加，制造工艺规范有可能将热处理温度提高或保温时间延长。Cr-Mo钢焊缝金属中含有较多的淬硬组织，经较高温度的热处理，在消除应力、降低硬度的同时，改善了韧性。但是，在提高热处理温度或过分延长保温时间(即增大回火参数)，会引起焊缝金属和热影响区金相组织中碳化物沿晶界聚集，也可能导致铁素体晶粒粗化。使焊接接头的强度降低，韧性变差，出现消除应力脆化(再热脆化)。

长期以来，一些技术人员关注焊后热处理对消除焊接残余应力的作用，而忽视了其不利的影响。实际上，1.25Cr-0.5Mo钢及其焊接接头经某种规范的热处理，造成韧性降低乃至破裂的实例在我国已多次发生。

5.结语

Cr—Mo钢以其良好的耐好性能广泛应用于各种行业，由于其成份特点，其焊接有其特殊性，并且常通须进行焊后热处理。焊后热处理早就作为提高焊制压力容器产品质量的手段列入各种规范，有关标准对各类钢材都做了某些规定。含Cr、Mo、V等碳化物形成元素的耐热钢，在SR过程中具有较高的热稳定性，要使其屈服应力降低，发生应力松弛，温度必须提高，同时也能达到接头组织的稳定并减缓HAZ硬化。因此，各国规范对其SR处理的温度要求较高。随着设备的大型化、操作条件和介质的多样性以及制造过程的复杂性，相关人员对不同类型的Cr—Mo钢或同样钢种但不同的设备提出更加具体的要求。但是，其要求应与钢材和焊接接头的性能相适应。某些Cr—Mo钢在消除应力、降低硬度，改善韧性的同时，会引起焊缝金属和热影响区金相组织中碳化物沿晶界聚集或导致铁素体晶粒粗化，导致强度降低，韧性变差的问题应予以关注。1Cr一0.5Mo、1.25Cr-0.5Mo钢再热脆化倾向，其焊缝金属的合金化成分与2．25Cr一1Mo有明显的差异，其强度、韧性也不同，不能按2.25Cr—lMo的焊后热处理规范和韧性指标来要求。

参考文献：

[1]何伏明．SA387 2钢厚壁压力容器的制造高[J]．压力容器，1991，8(1)．

焊接热处理篇2

关键词：P92钢材；焊接工艺；金相组织；热处理

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.041

F代火电厂机组趋势朝着大容量方向发展，由此带来大容量机组对耐热钢的要求越来越高，华润蒲圻电厂二期2×1000MW的4#机组及茌平信源铝业有限公司700MW级机组工程5#机组为我方安装，为了满足超超临界机组高温高压情况下运行寿命的要求，过热器和再热器中大量采用了P92钢材，虽然国家电力公司能源建设部专门做出过P91/P92的工艺导则，但是在实际焊接中发现两者间还是存在不少差别的，为此我们就现场P92钢材焊接中出现的问题和解决方法进行了总结。

1 P92钢简介

P91钢材的出现就已经极大提高了大容量机组的使用寿命和加工难度[1]，为了进一步提高钢材的耐热性与使用寿命，日本新日铁公司在P91钢的基础上开发出了等级更高的NF616（T/P92）耐热钢，现在被广泛的用于超超临界机组中。P92钢与P91不同之处在于降低了0.5%的Mo元素含量，同时加入了1.7%的W元素和0.0035%的B元素，这两种元素都增加了P92钢材的强化效果，且P92钢材的回火显微组织为双相马氏体结构，强度在P91基础上进一步提升。P92钢的高温强度在590℃～650℃范围与TP347H等钢材相当，高温蠕变性能比P91高出30%[2]。P92钢的具体成分及其力学性能如表1、表2所示。

2 P92钢材的焊接工艺

SA335P92钢材含有的合金元素种类繁多，Cr、Mo元素含量高，且W元素的加入使得P92钢的焊接难度进一步加大，P92钢焊接工艺的执行情况一向是焊接工作的重中之重。

现场P92大径管的坡口严格按照DL/T869-2012规范制备，焊工上岗前经过严格培训与考核，焊材选用的是经过公司工艺评定准许的英国曼彻特公司CHROMET 92焊条和9CrWV焊丝，焊接方法采用GTAW+SMAW，氩弧焊打底前管道的预热温度为160℃，手工电弧焊盖面时的预热温度为220℃，打底前做好封闭气室充氩保护，氩弧焊打底时是严格按照工艺评定来做的。电弧焊盖面时选择相应电流遵循多层多道原则[3]，焊前预热至焊后热处理严格按照DL/T819-2002规程执行并有温控仪全程监控。

3 P92钢焊接中常见问题的分析与解决

3.1 问题的出现

经检查充氩气室封闭良好，热处理过程符合工艺要求，曲线图中显示层间温度控制正常，工艺符合评定要求。而在实际现场中对焊缝检测发现有三类问题：（1）有10%概率发现微小裂纹；（2）焊缝一周不同深处发现大小不一点状缺陷多处，经切口发现均属于夹渣；（3）大口径壁厚却相对薄的管道（如高温再热器管道）焊缝的硬度偏高大约在280HBW以上。

3.2 问题的分析

a.众所周知，P92钢的合金（尤其是Cr元素含量）含量很高，有极易发生冷裂纹倾向，氩弧焊打底时采用150℃以上预热温度，根部裂纹的概率几乎为零，但是在手工电弧焊盖面时，由于要求一次焊完，焊接工人可能会为了赶时赶工，习惯性的加大焊接电流导致层间温度局部偏高，高于350℃，焊缝冷却速度过慢，在焊接接头中引起晶界碳化物析出和过早形成铁素体（见图1），从而形成延迟裂纹，热处理后会很明显表露出来。现场实际焊接时温度监控不是很全面，会有局部温度偏高发生，有较小的概率会产生延时裂纹。

b. 焊条选用方面，主要对比一下药皮过渡焊条和焊芯过渡焊条的使用区别。根据现场焊工经验，发现使用不同类型的P92钢焊条时，缺陷与夹渣发生的概率都不一样，焊芯过渡焊条的合格率要高于药皮过渡焊条。药皮过渡和焊芯过渡的焊条主要区别是合金元素的进入铁水中方式不一样，焊芯是直接等离子化区域，而药皮先被高温等离子熔化，然后掺进等离子铁水中。药皮过渡的焊条，药皮中的合金元素在融入铁水中稍微滞后，高熔点金属可能产生熔化不完全的现象。

我们在P92钢的焊接中主要采用的是英国曼彻特公司的CHROMET 92型焊条，该焊条属于药皮过渡型焊条，合金元素存在药皮中，其合金元素融入焊缝中的速度小于焊芯过渡型焊条，而且焊接时线能量输入会影响到合金元素的融入均匀性。P92钢中合金种类多、含量高，尤其是W元素熔点高会首先凝固，形成晶核，带动Cr、Mo等高熔点金属吸附在其上形成成分偏析，可能还来不及固溶到奥氏体晶胞中就偏析在晶界处，形成枝晶偏析或夹杂。因此药皮过渡型的P92焊条在焊接必须严格控制焊速和层间温度，保证合金元素充分融入到铁水中，否则W元素未熔化或偏析到晶界处，容易逸出晶界产生第二相，使得焊缝极易发生夹渣，焊接时必须仔细清理。

c. P92钢材的焊接工艺指导与P91相同，但是两者在焊接时的金属流动性和凝固沉积时产生的成分偏析都存在很大差别，P92钢材与P91钢比较在合金中添加了W元素，因此其在抗高温蠕变性能方面也更理想，但是P92钢材的时效性也很明显，尤其是焊接部分，W元素的熔点达到3410℃左右，远高于其他合金元素，使用直径4.0mm的焊条焊接时电流过大，温度集中，影响到合金元素融入的均匀性使得合金组织容易产生偏析现象，焊接时如果凝固速度缓慢甚至会在晶界处聚集形成黑色夹渣。直径4.0mm焊条焊接线能量输入较大，层间温度偏高，焊缝熔池温度过高，晶粒会充分长大，形成金相组织也会比较粗大，焊后热处理很难将硬度降下来；且晶粒长大后晶界面积将会变小，焊接输入的线能量将会以缺陷的形式保存在晶粒中，进一步降低焊缝的塑韧性，这对整个焊缝性能的影响都是不利的。

d. 高温回火能细化金属组织形态，释放内应力，增强焊缝抗高温蠕变性能，提升其使用寿命，是保证焊缝质量的重要步骤，对于P92钢这种高合金含量的钢尤其如此。通常按照正常热处理工艺对P92钢材高温回火能起到细化组织，降低硬度的作用，但是现场实际应用中发现对于一些薄壁大口径管道（如再热热段管道）安照正常工艺进行热处理后，硬度高于规范要求。

将现场有代表性的主蒸汽管道和再热热段管道（均为P92材质）焊缝做金相分析（见图2和图3），再对比母材金相组织（见图4），可以明显发现P92钢材金相组织主要为板条状马氏体形态，而且焊缝处的组织尺寸要大于母材，这是因为焊接时能量输入集中，温度过高而冷却速度较慢导致过冷度较小，形成晶粒粗大。高温回火能一定程度上消除其影响，但是并不能完全消除，因此，焊缝处的晶粒组织比母材要粗大。对比主蒸汽和热段焊缝处的金相组织，发现主蒸汽焊缝的马氏体组织大小又小于热段焊缝的，结合焊缝硬度值（现场主蒸汽焊缝的硬度值一般小于热段焊缝），得出金相组织大小与硬度成正相关关系。这就表明相同热处理工艺下，热段焊缝的组织形态劣于主蒸汽焊缝，这可能是导致热段焊缝硬度偏高的原因。

热处理时通常都是加热片包裹在管壁外侧，再覆盖数层保温棉，焊缝两侧加热宽度不少于4倍壁厚。在达到恒温温度后用测温枪测量管壁外表面温度T1和内表面温度T2（见图5），发现主蒸汽焊缝内外壁温差T1-T2≈5℃，而热段焊缝内外壁温差T1-T2≈10℃，可见热段焊缝回火时的热量损失很大。管道热传导属于金属和空气混合传导，空气的导热率明显高于金属材料，管道内径越大，空气中的导热距离越长，管壁越薄，金属内导热距离也越短。

可知在垂直于轴线方向上热段管道（Ф779×40）的热传导速率明显高于主蒸汽管道（Ф550×94）。加上现场实际安装中管道中可能有穿堂风带走大量热量，这也就是造成热段管道焊缝回火温度不足，金相组织比主蒸汽焊缝粗大，内应力释放不够完全，硬度偏高的原因。

3.3 问题的解决

针对以上问题，经分析后提出以下改进措施：

a. 在P92钢焊接时由于焊接电流过大容易引起晶界碳化，形成过早铁素体，需要增强焊工责任心，加强现场监督，严格按照焊接工艺执行，采用小电流，薄层多道焊接；

b. 药皮过渡焊条，合金元素溶入稍慢，W元素来不及溶入晶格中，晶界堆积形成类似晶间腐蚀的微小裂纹，焊芯过渡焊条此种问题不易出现，若用药皮过渡焊条必须更应控制好焊接电流和层间温度，并仔细清理层间的药皮、夹渣；

c. 为严格控制层间温度，降低成分偏析，阻止晶粒长大，P92钢焊接电流不宜过大，因此选用的焊条直径不能超过3.2mm；

d. 板条状马氏体的稳定形成与回火的恒温时间有很大关系，一般来讲，焊接完成后的马氏体转变区间足以完成80%以上组织转变，回火将会消除焊接时残余应力，调整焊缝硬度和强韧性，保留组织。大口径薄壁管回火时保温措施容易出现大量热损失，焊缝根部温度达不到要求[4]，形成索氏体组织粗大。决定在热处理时采用一定的热补偿措施，焊缝两边加热宽度加宽至5倍壁厚，保温宽度加宽至6～7倍壁厚，保温棉加厚至4层以上，加强温度监控，在有穿堂风的地方用纸板或保温棉封住管口，但不宜延长恒温时间，这样会降低材料的使用寿命。

采取改进措施后，焊缝的质量和硬度值均有明显的改善，合格率达到了比较理想的状态。

4 小结

对现场P92焊接中出现的问题经针对性分析，采取对应的措施使其可达到可控制的状态。（1）P92钢焊接应当采用直径不大于3.2mm焊条，小电流，薄层多道焊接；（2）不同种类焊条的焊接处理方式不一样，焊芯过渡焊条焊接合格率大于药皮过渡焊条，当选用药皮过渡焊条时，应特别注意电流和层间温度控制，并仔细清理每层焊缝的药皮、焊渣；（3）为避免大口径薄壁管热处理时的热损失，对这类焊缝应加宽加热和保温范围，加厚保温厚度，并封堵好管口。

参考文献：

[1]王则灵.T91/P91钢的焊接工艺[J].焊接，2005（12）：29-33.

[2]傅育文，王炯祥，卢征然等.SA-335P92钢的焊接[J].动力工程，2008，28（05）：807-811.

焊接热处理篇3

关键词：建设施工现场 焊接 热处理 质量控制 问题 措施 分析

在当前技术条件支持下，焊接及焊接热处理技术已广泛应用于建筑、电力、石化以及船舶等多个行业领域，其在现场施工焊接过程当中所发挥的重要作用是可想而知的。现阶段大部分建筑施工单位，特别是已全面推行ISO9000标准单位均充分考虑到了热处理作业对焊接结构的特殊性影响，而在焊接施工过程当中将热处理作为质量控制的关键要素之一。从理论上来说，热处理作为可能对焊接结构质量造成影响的最终环节也是最关键环节，针对热处理作业进行系统且严格的质量控制，无疑同样能够起到规范并控制焊接作业的关键目的。换句话来说，针对热处理工序特殊的工艺要求及工序特点，制定与之相对应的质量控制措施，确保热处理工序施工作业的稳定性，是确保焊接质量稳定、有效的基础所在。本文试基于这一背景，从存在问题与对策这两方面入手其对做详细分析与说明。

一、现阶段建设施工现场焊接热处理存在的问题分析

（一）母材及焊接材料质量不均匀性问题突出：母材及焊接材料质量的不均匀性集中体现在其化学成分分布的不均匀性。而此类问题最终将导致焊接部件接头位置出现明显的组织偏析问题，严重时可能导致焊接部件出现机械性能方面的不均匀性问题。与此同时，现阶段有关焊接热处理作业所采取的质量监督措施多为硬度检验方式，这种传统意义上的质量监督方式将母材硬度作为了评价整个建设施工现场焊接热处理质量的唯一标准，进而也可能导致检验标准出现不均匀。

（二）焊接作业过程中的不稳定性问题突出：传统意义上以人工作业方式为主的手工焊接方式使得焊接部件接头位置的焊接质量无从保障。而严格且有效的质量控制要求焊接过程当中不得出现任何形式的淬硬组织，此要求往往与焊接热处理实践作业过程当中组织状态及组织性能不均匀性问题之间存在较为明显的矛盾，这也正是焊接热处理质量控制最亟待解决的问题之一。

二、建设施工现场焊接热处理的质量控制对策分析

热处理工序在建设施工现场焊接施工环节中所占据的重要地位及其所发挥的关键作用决定了针对热处理过程所进行的质量控制应当涵盖热处理工序人员、材料、设备、工艺等多个方面，其应当成为全过程、全阶段性的质量控制作业。具体而言，有以下几个方面的内容需要引起我们的特别关注与重视。

（一）焊接热处理工作人员的质量控制对策分析：人员是焊接热处理工序作业的实施主体，确保参与热处理作业工作人员均经过严格的岗前培训，具备进行热处理操作的技术性资格，能够明确热处理作业在焊接施工，乃至在整个建设施工中所处地位，以及针对热处理作业性能进行简要评价与完善的能力是建设施工单位应当重点关注并予以规范的，其应当是热处理质量控制的前提所在。

（二）焊接热处理施工材料的质量控制对策分析：焊接阶段热处理过程当中所涉及到的材料主要可以分为主用材料与辅助材料这两种类型。前者主要是指那部分以加热过程顺利进行为目的而必须选用且消耗的材料（例如感应加热线管、保温材料、电缆、电热偶装置以及补偿导线等）。后者主要是指那部分以协助主用材料完成加热为目的而需要消耗的材料（例如接插件、铁丝、绝缘胶带以及各种消耗性元件等）。针对施工材料的质量控制主要是针对以上材料对象，对其进场施工前期所提供的合格证及检验证件予以检查且核对，并按照一定的方式对其进行入库保管，按照领用单据复核领用的严格流程进行领用作业。

（三）焊接热处理施工设备的质量控制对策分析：焊接热处理过程当中所涉及到的设备装置主要包括加热设备、温控设备、检验设备以及各类养护维修设备。针对施工设备进行质量控制的关键在于确保热处理阶段炉温控制的精确性以及炉内温度参数分部的均衡性。起终点应当关注如下几个方面的内容：①.首先，是炉温参数分部均衡性因素的测定作业，其主要是在测出温度在炉内规定区域内各个位置点的分布状态，进而衡量温度参数在整个热处理阶段的波动大小，此项质量控制措施的实施能够确定热处理过程当中加热区的大小及具置。在实践作业的过程当中，考虑到建设施工现场焊接热处理的特殊性要求，炉温温度的测量方式基本可以采取将多支热电偶装置同时放置于炉内某一特殊区域内进行测量，此种测量方式对于反应炉形状的适应性较强，且能够针对多支热电偶装置的实时测定读数进行同时读取，确保了所获取数据的稳定性与有效性。

（四）焊接热处理施工工艺的质量控制对策分析：建设施工焊接热处理所涉及到的工艺技术主要包括焊前预热处理、后热处理以及焊后热处理这三个方面。相关实践研究结果向我们证实了一个方面的问题：考虑到冷裂纹在焊后温度高于100℃的情况下仍然存在产生及蔓延的可能性，则应当考虑自焊后至100℃温度之间的临界冷却实践，确保焊接热影响区不会于根部地区产生任何形式的裂纹问题，并在此基础之上确定适宜的预热温度。与此同时，未确保建设施工焊接部件后期“零”冷裂纹的产生，应当配备必要的焊后热处理作业，对于存在裂纹倾向或者是裂纹可能性的焊接部件而言，热处理过程当中所涉及到的温度与时间选取应当尽量避免敏感性温区，以此种方式确保热处理作业的有效性与可靠性。

三、结束语

我们知道：焊接施工最为根本性的目的在于针对同种或异种被焊工件，在加压及加热、材料填充及非填充作用之下，使焊接双方材料的材质能够形成原子间的有效建和，并且焊接双方材料能够形成一种永久性连接状态的综合性加工技术。随着城市化建设发展的持续退经，建设施工的蓬勃兴起，焊接施工也开始广泛应用于建设施工项目作业过程当中，其重要意义开始受到各方工作人员的特别关注与重视。总而言之，本文针对有关建设施工现场焊接热处理质量控制对策相关问题做出了简要分析与说明，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

参考文献：

[1] 高洁安.严正.董艳柱等.SA335—P92钢管采用感应加热焊接热处理工艺试验. [J].电力建设.2010.31.（10）.109—113.

[2] 张经充.于凤云.胡金平等.弱磁检测技术在热处理质量评价中的应用. [J].机床与液压.2010.38.（20）.104—105.114.

[3] 于凤云.不同热处理状态下焊接件应力集中的金属磁记忆检测. [J].金属热处理.2007.32.（09）.86—89.

焊接热处理篇4

关键词： 焊接转向架；残余应力；热处理

中图分类号： TG454

Research on the welding bogie process without heat treatment

Chen Jianhua， Duan Lianxiang， Liu Shaoxiang， Zhang Maosen， Zhai Pengjun， Yu Lianyu

（Jinan Railway Transportation Equipment Co.， Ltd.， Jinan 250022， China）[JZ）]

Abstract：There are still controversial in the world whether the bogie welding heat treatment is needed. The influence of heat treatment on the fatigue strength of welded bogie were analyzed and discussed based on the bogie fatigue test results， the finite element simulation analysis and manufacturing processes.

Key words：welded bogie； residual stress； heat treatment

0 前言

转向架作为机车车辆的主要承载部件之一，对行车安全起着至关重要的作用。随着社会发展，对铁路运输的高速、重载要求越来越高，焊接转向架以其自重小、具有足够的强度刚度等优点，越来越受到人们的重视。但是由于焊接过程是一个局部不均匀的加热过程，不均匀的温度场会导致受约束的热变形和塑性变形，不可避免的产生残余应力。残余应力不仅影响构架外观尺寸精度和尺寸稳定性，还会降低焊接构架的疲劳强度，对构架的疲劳寿命有很大的影响[1]。

为了消除残余应力和稳定结构尺寸，人们采取了许多调整残余应力的方法，比如对焊接转向架进行消除应力热处理或振动时效，可以有效的降低或均化残余应力。但是不论是热处理还是振动时效，都大大降低了生产效率，提高了成本，尤其是热处理，对设备要求高，需要配备构架整体热处理炉，生产周期长还要耗费大量能源。

目前世界范围内，焊接构架生产工艺分为两种，一种是焊后进行热处理，一种焊后不进行热处理。根据出口欧洲的焊接转向架结构特点，研究采用不进行整体热处理的工艺保证了产品质量。文中通过对有限元分析结果及疲劳实验数据、制造工艺及实际运行情况的探讨了解不进行热处理工艺对焊接转向架疲劳寿命的影响。

1 有限元分析

此转向架主要由构架、基础制动装置、轴箱弹簧悬挂装置及轮对等组成，构架采用焊接式结构。采用有限元分析程序Ansys 9.0对此型号转向架构架进行疲劳强度分析与评估，载荷条件和强度评估方法依据TSI（铁路货车附属系统的联运性能技术规范）的有关内容确定。根据TSI规程的要求，在模拟运营载荷作用下，结构上任意两种载荷工况所产生的应力差及平均应力应在相应材料或接头的Goodman极限线图的界限之内。构架主体结构用材为 S355J2+N 钢板，疲劳强度许用应力为母材/焊接接头的Goodman疲劳极限，如图1所示。对于焊接区域，考虑图1中的 曲线a2 （适用于非完全焊透的连接），对于非焊接区域，考虑曲线b。在结构模型上施加表1中所列模拟运营载荷工况，通过Goodman图表对构架的疲劳强度进行效验，一些关键部位的疲劳强度评价结果一并列于表2中。

评价结果表明各模拟运行组合工况下构架的安全系数均大于1，该构架的疲劳强度满足规范要求。模拟计算结果表明（图2），该构架的疲劳薄弱部位为制动吊与端梁连接区p轴箱座与侧梁连接区和侧梁与端梁连接区等处。因此实际生产时，须对这些焊缝重点关注。

2 疲劳试验分析

试验在电液伺服疲劳试验台上进行，构架的疲劳试验包括模拟曲线运行载荷试验、制动载荷试验和轨道扭曲试验。

疲劳试验包括3个阶段，试验载荷或位移量包括垂向载荷、横向载荷、轨道扭曲位移及制动载荷（制动座载荷及构架纵向载荷）。

第一阶段动态部分共循环6×106次，载荷值计算如下（Fz为静态载荷，由侧滚系数α产生的载荷为准静态载荷，由浮沉系数β产生的载荷为动态载荷）：

由于轨道扭曲疲劳试验时要将轴箱弹簧换为刚性弹簧，根据静强度试验，构架扭曲位移量取值为3.0 mm，为准静态位移。

制动载荷峰谷值： -6～6 kN（每制动座），-24～24 kN（每车轴）。

第二阶段动态部分共循环2×106次，载荷值为：第一阶段载荷值或位移量的静态部分不变，准静态及动态部分均为第一阶段的1.2倍。

第三A段动态部分共循环2×106次，载荷值为：第一阶段载荷值或位移量的静态部分不变，准静态及动态部分均为第一阶段的1.4倍。

进行垂向载荷、横向载荷及扭转载荷疲劳试验时，每循环1×106次都对构架进行一次探伤检查，没有发现裂纹。制动载荷试验分别在第一、二、三阶段结束时进行探伤检查，没有发现裂纹。这说明此转向架焊接构架疲劳试验满足相关要求。

3 工艺措施

公司经过前期对国内、外其它型号焊接转向架制造工艺的摸索与研究，针对该焊接构架的结构特点，在保证产品质量的前提下采用了不进行热处理和整体机加工的工艺方案，以降低成本、提高生产效率。主要工艺流程如下：

侧梁组成：板材预处理板材下料、校平坡口加工压型侧梁组焊检测；

横梁组成：板材预处理板材下料、校平坡口加工压型横梁组焊检测；

构架总成：构架组成组焊无损检测构架调平抛丸涂装构架总成组焊检测。

在工艺方面采取以下措施，保证焊缝质量，降低接头应力集中，保证构架焊缝疲劳寿命：

（1） 制定板材、零部件的工艺内控要求，控制板材下料、压型加工精度符合要求。

（2） 采用机器人工作站并辅以工装保证焊接质量。例如横梁、侧梁上下盖板与腹板之间的焊缝、横梁与侧梁插接的焊缝，采用机器人进行焊接，同时对机器人焊接起弧收弧处进行打磨，消除焊接缺陷。焊接过程中将焊接变形始终控制在允许范围内，确保焊后构架尺寸精度满足要求。

（3） 严格控制侧梁、横梁及构架等的焊接顺序，并严格控制层间温度，减小内应力，控制变形量。

（4） 焊工上岗前焊接角接和对接焊缝AP试样，检测合格后才能上岗焊接。对于焊接重要焊缝的焊工，须对相应焊缝焊接专门的AP试样，检测合格后才能对相关焊缝进行焊接。

（5） 对构架焊缝加强磨修处理，包括：组焊前磨修、定位焊磨修、层间磨修、焊缝接头磨修、焊缝成型磨修等（如图3所示）。尤其是该构架的疲劳薄弱部位制动吊与端梁之间的焊缝p轴箱座与侧梁之间的焊缝和侧梁与端梁之间的焊缝，磨修焊趾处使焊缝与母材之间圆滑过渡。

4 结论

（1） 经过实践证明，生产的此型号焊接转向架虽未经热处理和整体机加工，但是结构尺寸精度达到要求且稳定。经过近几年上线运行未发生任何质量问题，说明未进行热处理的工艺可行，同样可以满足车辆安全运行的需要。

（2） 采用不进行热处理的工艺制造构架，既能保证产品质量又显著提高生产效率、降低成本，为公司赢得了良好的经济效益和社会效益，值得借鉴。

参考文献

焊接热处理篇5

关键词:P9、P11耐热钢炉管焊接

中图分类号： TF748 文献标识码： A 文章编号：

石油化工装置加热炉由于苛刻的操作条件，炉管长期在高温下运行，炉管材质一般选用P9、P11、Cr5Mo等耐热钢，以满足炉管长期安全运行的要求。以下结合上海石化60万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉的焊接实践，简要阐述耐热钢炉管P9与P9、P9与P11及P11与P11的焊接。

1 四合一重整炉炉管焊接工程简述

上海石化60万吨/年芳烃联合装置及其配套工程中四合一重整炉（方箱炉）炉管材质为P9、P11耐热钢。炉管现场焊接工作量见表1：

表1炉管焊接要求

2 耐热钢材质的焊接特点

耐热钢在高温下具有化学稳定性和足够的强度，并有抗气体腐蚀的能力，根据化学成分和显微组织，P9、P11、Cr5Mo等材质属于珠光体耐热钢。

珠光体耐热钢不含Ni,含Cr不多，还有其他合金元素，如Mo、V、Nb、W等。由于钢中碳和合金元素的共同作用，在焊接时极易形成淬硬组织，可焊性差，焊接时易产生冷裂纹，再热裂纹和回火脆性，所以要求焊前预热，焊后回火处理。

为防止产生焊接裂纹，焊接操作时应尽可能的采用多道焊、小电流和窄焊道，不摆动或小幅度摆动电弧。焊道的宽度以不超过焊条直径的三倍为宜，并严格按要求进行焊前预热和焊后热处理。

耐热钢（特别是P9）的焊接难点在于如何控制打底层的焊接质量。由于耐热钢合金含量较高，熔池流动性较差导致不宜焊透，且打底层容易在焊接高温下产生氧化而失效。因此，当采用钨极氩弧焊进行打底焊接时，管内填充氩气或氮气保护，是取得良好的焊接接头的必要条件。

3 焊接方法、设备和焊接材料的选择

为确保炉管焊接质量，提高焊接一次合格率，炉管焊接一般采用手工钨极氩弧焊打底焊接、手工电弧焊进行填充和盖面焊接；焊接设备选用ZX5-400可挖硅整流弧焊机可保证焊接参数的稳定性；焊接材料选用见表2：

表2焊接材料

4 焊接工艺要求

4.1一般规定

4.1.1焊接环境出现如下情况时，必须采用棚布遮挡，加热等措施，否则禁止施焊。

⑴风速：氩弧焊时大于2m/s，手工电弧焊时大于8m/s。

⑵下雨，下雪，大雾时。

⑶空气相对湿度大于90%时。

4.1.2 钨极氩弧焊采用铈钨棒。使用氩气的纯度应该在99.95%以上。

4.1.3坡口准备

4.1.3.1坡口加工：采用氧乙炔焰进行加工坡口，焊缝的坡口型式及尺寸符合焊接工艺卡的要求。对于合金钢坡口，必须打磨火焰加工产生的淬硬层（坡口处约为5mm）。

4.1.3.2 坡口清理和检验

施焊前需用角向磨光机（内表面用轴向磨光机）将坡口内外两侧表面20mm范围内的油、漆、锈、垢、毛刺等清理干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。

4.1.3.3 焊口组对要求

⑴ 为避免附加应力的产生，施焊前严禁强行组对。

⑵ 管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量≤壁厚的10%，且不大于2mm。

⑶ 焊接时，管内不得有穿堂风，可用布条包扎管口两端。

4.2焊接工艺及要求

4.2.1所有炉管对接焊口均采用氩弧焊打底，手工电弧焊填充、盖面；

4.2.2定位焊应采用与根部焊道相同的焊接方法和焊接工艺，并由考试合格的焊工担任。

4.2.3材质为P9及P11炉管的焊接，氩弧焊打底时管道内侧应充氩气保护，以防止打底层氧化。内充氩气保护方式如图1所示，氩气流量为12～14L/min。

4.2.4在焊接根部焊道时，应对焊焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊。

4.2.5焊接操作要点

⑴ 焊接前应检查焊接极性，调试好焊接电流、电弧电压等参数，焊接工艺参数要求见表3：

⑵ 引弧应在坡口内进行，严禁在坡口外母材上引弧。

⑶ 焊接根部焊道应保证焊透且熔合良好。对于合金钢根部焊接，收口时应将内部保护气流量调低至3～5L/min，以防止因内压过大引起收口焊道内凹。填充层管内宜保持保护气流量3～5L/min，防止打底层温度过高而焊道氧化。

⑷手工电弧焊时，宜采用短弧连续焊，以避免空气进入熔池而产生气孔。收弧应避免在障碍位置。且应填满弧坑。

⑸焊前须预热。预热方法可采用绳式加热器进行加热。各材质炉管预热温度及层间温度要求见表4：

⑹预热温度等用红外线测温仪进行测量。预热范围从焊缝中心向两侧各不小于3倍壁厚，且不小于50mm。达到预热温度后立即进行打底焊，并一次连续焊完。填充和盖面焊应在保持不低于预热温度的条件下，每条焊缝一次连续焊完。如因故确需中断焊接，应采取缓冷措施。收弧应填满弧坑。层间接头应错开20mm以上。

⑺对于1Cr5Mo、P9，焊缝焊完后应立即进行15min、300～350℃的热处理，然后保温缓冷。异种钢接头按合金钢含量较高的材质工艺要求进行。

表3焊接工艺参数

表4P9、P11炉管温度要求

4.2.6焊后热处理

⑴炉管1Cr5Mo、P9、P11需要焊后热处理。热处理工艺参数要求见表5：

表5P9、P11炉管温度要求

⑵加热方法应采用电加热，10KW或5KW绳式加热器进行加热，DWK-D型智能温度控制仪控制温度，长图式打点自动记录仪记录温度，硅酸铝保温棉进行保温，K型热电偶测量温度。

⑶热处理的加热范围应为以焊缝中心为基准、两侧各不小于50mm的区域，加热区以外的100mm范围应予以保温。

⑷测温点应设置在加热区内且至少一点。热电偶应使用铁丝绑紧在加热区内（也可焊接固定）。加热应均匀，恒温时加热区内任意两点温度差低于50℃,且不超过热处理的温度范围。

⑸为防止热处理高温引起管道因自重而产生的变形，热处理前应采取支撑措施。

⑹热处理后，首先确认热处理自动记录曲线，然后在同一截面上的焊缝，热影响区及母材上各取一点测定硬度值，每道口不少于一处。

⑺硬度测定法检查热处理质量，焊缝及热影响区所测硬度值应符合以下要求：P9:HB≤241;P11 HB≤225为合格。热处理曲线异常，且被查部位的硬度值超过规定范围时，应按班次作加倍复检，对不合格的焊缝应重新做热处理并测量硬度直至符合要求。

4.2.7为发现可能产生的冷裂纹（延迟裂纹），耐热钢焊口在焊接24h后才能进行无损检测。在热处理后有必要对焊口进行100%渗透探伤和100%射线探伤检查，以检测可能产生的再热裂纹。

焊接热处理篇6

工艺焊接性试验方法，并对三种不同焊接接头作了外观、内部质量签定和常温下机械性能试验，以确定较为合理的适应于现场安装的焊接工艺，对保证焊接质量的几个环节和工艺条件提出具体看法。

关键词：SA213-T23钢；热处理工艺；力学性能；焊接接头；焊接

中图分类号：TG4文献标识码：A

1 前言

在超超临界（USC）机组中，锅炉水冷壁管壁温度可升至513℃，瞬间最高温度甚至可达540℃，如果仍采用传统的铁素体-贝氏体耐热钢，如A213-T12和A213-T22来制作，已不能满足要求，并且，焊后极易产生扭曲变形，且这种扭曲变形是极难矫正的。因此需要采用合金含量更高，热强性更好的钢材， SA213-T23钢便是其中之一。而T23钢在550℃时具有很高的抗蠕变性能和焊态低硬度的特征，是很好的替代材料。目前，国内引进的600MW超临界锅炉的过热器开始采用T23钢，因此，掌握T23钢的焊接工艺特点和焊接方法势在必行。

2 T23钢的焊接性

焊接工艺试验着重于分析焊前预热温度、焊接材料、焊接方法及焊后热处理工艺对T23钢焊接接头性能的影响。

2.1 焊接材料： 试验采用的焊接材料为德国蒂森公司生产的焊丝和焊条，其化学成分见表1

2.2 焊接工艺试验条件：管材为T23钢，￠45mm*7.8mm,焊丝UNONICr2WV,焊条THYSSEN Cr2WV.焊接方法采用Ws或Ws/Ds,预热温度100℃或不预热，焊后热处理，不热处理或（730～750）℃*1h电阻炉或火焰热处理，氩气流量8～10L/min.

2.2.1 第1次试验设计了3组方案：A组采用Ws/Ds工艺，焊后进行热处理：B组采用Ws全氩弧焊工艺，焊后进行热处理：C组采用Ws全氩弧焊工艺，但焊后不进行热处理。焊接位置为2G，5G，具体方案内容见表2，试验结果见表3。

对试验结果进行分析可知，焊缝抗拉强度、抗弯性能及硬度均能满足要求，但冲击韧度很低（冲击试样尺寸为10mm*55mm*5mm）

总体表现为：全氩弧焊优于氩电联焊，焊后热处理，横焊优于吊焊。分析原因主要是全氩弧焊工艺热输入小，组织晶粒细小，经过热处理后的焊缝晶粒进一步行到细化：而横焊的层道数多于吊焊，后一焊道对前一焊道起到了类似回味火的作用。试样焊缝硬度过高，整体冲击韧度低。经分析热处理电阻炉温控不准，导致实际温度大大低于设定温度所致。

2.2.2 第二次试验：针对第1次试验的结果，此次试验采用全氩弧焊工艺，采用远红外热处理设备，并将道温度控制在200-300℃。为了减轻根层焊道烧焦现象，取消焊前预热。

由于焊缝抗拉弹度、抗弯性能和硬度均能满足要求，焊后不再进行上述试验，只进行冲击韧度的对比分析。由于横焊的试验结果优于吊焊，因此仅分析吊焊焊缝的冲击韧度。焊接电流100-120A，焊后进行（730-750）℃*1h回火处理，试件冲击韧度分别为：275，59，222J/Cm2。

通过调整热处理测温点位置，解决了测温不准的问题，同时降低道间温度，吊焊位置的焊缝冲击韧度有了明显的改善。检查3个冲击试样的断面，出现低值的试样断面晶粒较其余两个试样的明显粗大。为判断上次吊焊试样冲击韧度低点是随机出现还是有特定位置，以相同焊接工艺参数重新焊制试件，在管子的平焊位置、以相同焊接工艺参数重新焊制试件，在管子的平焊位置、向上爬坡位置、两侧水平焊位置和仰焊位置取5个冲击试样，试验结果见表4。

表4 第2次试验结果

由表4试验结果可知，平焊和向上爬坡焊位置的试样冲击韧度较低，从试件断口看，试件上半部分的晶粒明显粗大，其原因是焊接时热量众下向上传递，上半部分焊缝冷却速度慢，导致晶粒较大。

由上述两次试验结果可知，采用全氩弧工艺，焊前不预热，道间温度控制在200-230℃，焊后进行热处理，并保证热处理时测温准确，即可获得力学性能优良的焊接接头。

2.2.3第3次试验：施工现场热处理条件不如试验室，采用远红外加热设备焊后对焊缝进行热处理，不仅设备要求高，而且会导致施工效率低和工程成本大幅增加。因此此次试验采用焊后立即用火焰加热至730-750℃，同时用远红外测温枪准确地测温，随后保温缓冷，其它工艺参数不变，试验结果见表5。

从以上试验结果可以看出，采用火焰加热处理的试件焊缝冲击韧度较高，金相组织为回火贝氏体，而其平焊位置焊缝的冲击韧度值仍较低，但在合格范围内。随后采用日本焊丝TGS-2CW代替德国焊丝UNION Cr2WV，采用焊后立即进行730=750℃火焰热处理工艺，保温缓冷，其它焊接工艺参数不变，试验结果见表6。

2.2.4 仰焊位置

由以上试验结果可知，无论是采用德国焊材还是日本焊材，采用焊后火焰热处理均获得了合格的焊接接头。TGS-2CW的冲击韧度值较高，焊缝晶力较为细小，对两种焊丝的化学成分分析可知，UNION Cr2WV 与母材T23更加接近，而TGS-2CW的Mo含量较高，W含量略低。而TGS-2CW较高的含Mo量，是否对焊接接头高温性能有影响，还需要进行更深入的研究。

3 结论

（1）采用全氩弧焊焊接工艺，T23钢无需焊接预热即可获得综合性能良好的焊接接头。（2）为获得良好的冲击韧性，对于T23钢焊接接头，应进行焊后热处理，加热温度的选择及层间温度与热处理温度的准确监控，是T23钢焊接中不可忽视的关键因素。

参考文献

[1]杨富,章应霖.新型耐热钢焊接.北京:中国电力出版社,2007.

[2]张信林,张佩良.焊接技术问答（第三版）. 北京:中国电力出版社,2005.

焊接热处理篇7

关键词：石油化工；管道焊接技术；现状；发展

中图分类号： F407 文献标识码： A

随着石油天然气市场前景的明朗以及化工品的需用量增加，许多石油储运公司和化工公司纷纷设立石油化工厂及石化的存储基地。近年来，随着石油天然气以及化工品的需用量增加，以及相应的市场前景明朗，很多的化工公司和石化储运公司纷纷建设化工厂和石化仓储基地，为争取市场的竞争取得了先机。随着国内石油化工的发展，许多设备要求高参数（高温、高压、高容量）大型化、耐低温、耐腐蚀，因而需要高强钢、超高强钢、不锈钢、耐热钢、耐蚀钢、铝合金、钛合金、耐热合金、各种活性金属、难熔金属、异种钢，超薄、超厚结构特殊性能材料和特殊结构的焊接技术。

焊接的质量控制是石油化工管道施工之中的一项非常关键的工作，焊接质量的控制管理也是相当的复杂，所涉及的因素也是多方面的，需要与各方来共同的努力才能真正的做好这一项工作。

一、焊接技术管理现状

（一）、严格遵循焊接程序，工程开工前，按设计各焊缝编号，首先焊接工程师对将要施焊的装置原材料做工艺评定试验，确定并编制焊接方案，结合结构特点制定出焊接工艺规范；其次，针对具体装置进行焊工培训与考核，考试合格后的焊工方可承担相应的焊接工程，焊工必须严格执行技术规范，焊口完成后，严格按焊接技术记录表格由焊接负责人做好焊接记录,并由焊接日期、焊缝编号、材料规格、焊接方法及焊接规范、焊接材料、焊口处理、坡口型式、预热温度、焊接顺序及焊工钢印等资料记入表内，根据焊缝外观检验，尺寸检测试压试漏,无损探伤报告填写探伤检验结果等，评定焊缝质量标准。

（二）、加强焊工培训，提高施工队伍素质，适应化工建设需要。石油化工装置特点大多数是高温、高压、易燃、易爆、剧毒，因此，对焊接技术的要求特别严格，干什么材质，考什么材质，必须具备国家技术监督局考试的锅炉压力容器焊工证，并且培养焊工严格执行工艺纪律的习惯，这样才能使焊工水平及施工质量不断提高。

（三）、焊接技术人员是石油化工建设的重要技术力量，施工过程中，焊接技术人员必须在焊接现场，随时解决出现的各种技术问题，并且借助实例对焊工进行技术指导和协调解决设备工具、材料等与焊接有关的各种问题,确保焊接质量。

二、管道焊接方法和工艺

（一）、焊前技术的准备工作

在焊接之前编制压力管道焊接作业的指导书，来进行填写焊工工艺卡和焊接工艺评定。焊接技术人员应该依据工程的具体施工内容来看，编制焊接作业指导书，拟定其技术措施，制定出最佳的焊接方案。

（二）、管道焊接的方法

管道焊接所采用的是氩弧焊打底，电弧焊盖面，这样就可以获得良好的焊接接头，且返修率低，对于保证工程质量来说相当有利。电弧焊也就是手工电弧焊，是利用工件间与焊条产生的电弧热将金属熔化的一种焊接的方法，电弧焊是一种适应性很强的焊接方法，可以在野外高空或是室内进行仰、立、横、平全方位的焊接，是压力管道焊接中的主要的焊接方法。

（三）、管道焊接的工艺

1、焊缝焊接

在其过程之中，设有专人来进行记录，对每个焊缝的材质及其管道的相关规格，在焊接过程中的姓名、焊工编号、时间、电流以及电压、外界温度，焊前预热及焊后热处理进行一个详细的记录。在焊缝焊接完毕之后，对焊缝进行统一的编号，在每道焊缝处都加盖焊工钢印号，便于后期检查及对焊工来进行相关的考核。

2、盖面

该层是选用焊条的直径，根据焊缝的厚度来选用的。每根焊条收弧、起弧的位置必须要与中层的焊缝接头错开，禁止在中层焊缝的表面引弧，该盖面层焊缝应该是表面完整，与管道是圆滑过渡的，焊缝的宽度为盖过坡口两侧约位2mm，焊缝加强的高度为1.5到2.5mm之间，焊缝表面不可以出现熔合性飞溅、夹渣、气孔以及裂纹等等。不可以出现大于0.5mm的深度，且总长不大于该焊缝总长10％的咬边，在焊接完毕和清理熔渣之后，用钢丝刷清理其表面，并加以覆盖，避免在防腐前、保温的时候出现锈蚀。

3、中层施焊

在底部施焊完成后，清除熔渣和飞溅物，并进行一个外观上的检查，发现隐患必须磨透清除后重焊，母材与焊缝的交接处一定要清理干净。底层焊缝接头应和焊缝接头错开不小于10mm，该层选用焊条直径为Φ3.2，当管壁的厚度为9mm的时候，焊缝层数选用面、中、底共三层。中层焊缝厚度应为焊条直径的3到5mm之间，运条选用的是直线型，禁止在焊缝的焊接层表面引弧，该层焊接完毕之后，将熔渣、飞溅物清除后进行检查，发现隐患一定要在铲除之后进行重焊。

4、打底

选用氩弧焊来打底，由下往上的施焊，点焊起、收尾处可以用角磨机来打磨出最适合接头的斜口。整个底层焊缝必须要均匀焊透，不得焊穿。氩弧打底一定要先用试板进行试焊，检查氩气是不是含有杂质在。氩弧施焊的时候应该将焊接操作坑处的管沟用板围挡。

三、石油化工建设中常用焊接工艺和方法及焊接材料

石油化工工程使用的金属材料，往往要求具有高温强度，低温韧性，耐腐蚀性以及其它一些基本性能，并且焊接后仍需要保持金属性能，常用的金属材料有低碳钢、中碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢等焊接，这些金属的结构焊接，有的采用以往的常规焊接工艺，有的需采用特殊焊接工艺，并对于不同气候特点，环境以及介质也都有不同的要求。

（一）、碳钢的焊接工艺和方法及材料

石油化工常用的低碳钢主要用Q235、20#、20g、20R等，在装置施工现场焊接时，一般采用手工电弧焊，对于要求严格的管道采用氩弧焊封底,手工电弧焊盖面的焊接方法。在环境温度低于0℃时，根据板厚采用相适应的预热温度，中碳钢有35#、45#钢,焊前一定要烘干焊条，焊件进行预热,一般预热温度为150~250℃，局部预热时，预热的范围为焊缝两侧150~200mm,严格控制层间温度。

（二）、低合金钢焊接工艺和方法及材料选择

石油化工常采用低合金钢16Mn和16MnR，在管道现场，焊接时采用氩电联焊，要求焊缝与母材等强度的焊件，选用等强度的焊条，不要求强度焊件，则选用强度稍低的焊条，尽量使用低氢型焊条，在低温下焊接时采用预热，保证焊缝两侧100mm范围的温度达到预热温度，特别焊接大厚度、大刚性的结构时，焊前预热温度也可以提高，焊后不进行热处理的设备，结构预热温度也偏高一些。多层焊接时，保持层间温度不低于预热温度，但是要避免层间温度过高而造成过热。

（三）、耐热钢焊接工艺方法及材料选择

常用的耐热钢有珠光体耐热钢12CrMo、15CrMo、12CrMoV等，奥氏体耐热钢1Cr18Ni9Ti；马氏体耐热钢Cr5Mo、Cr9Mo等。珠光体耐热钢焊接，焊前对焊件进行预热，焊接过程中，保持焊件温度低于预热温度，要一次焊完焊口，焊后使焊件缓冷，并且高温回火,选用化学成分及性能与母材相当的低氢焊条，12CrMo选用R202、R207，15-CrMo选R307，12CrMoV选R317奥氏体耐热钢焊条时，应采用小电流，高速度焊接来减少过热。

（四）施焊程序（合金钢焊接工艺）施焊程序如图1所示。

（五）、 焊缝后热及焊后热处理

1、焊缝的热处理应在焊缝外观检查和无损检测完成并合格后进行。

2、 焊缝焊接完毕后如不具备热处理条件立即进行300~350℃、＞1h的后热并保温缓冷，条件具备时及时进行焊缝热处理。

3、若焊后立即进行热处理，则不必进行后热，否则应按照焊接工艺卡的要求进行后热。

4、热处理采用电加热方式，加热器及保温层的固定位置如图2所示。热处理时DN≤12″焊缝应至少安放一支测温热电偶，DN≥12″焊缝应至少上下各一支测温热电偶，热电偶应在检定有效期内。300℃以下升降温速度不限，但降温时应待冷却至常温后方可拆除保温层。

图1施焊程序示意图

图2 加热器及保湿层的固定位置

5、热处理后的焊缝均需进行硬度检测，检测部位为焊缝、两侧热影响区、两侧母材，合格标准为HB

1）、热处理工艺参数见焊接工艺卡。

2）、热处理后的焊缝应挂标示牌,表明热处理合格。

四、焊接质量的检验

（一）、焊接前检验是原材料检验，包括基本金属与焊接材料，在焊前，查明它们的牌号、类型和性能，必要时还须进行质量分析，机械性能实验及可焊性试验，焊条必须是烘干干燥过的,各项指标都合格方可使用，构件和新材料焊接时，焊前应进行必要的工艺性能试验。

（二）、焊道层间检验、着色检查、打磨检查。

（三）、焊后外观检查，外观检查要发现表面缺陷，随焊随检查，随修补，压力试验，气密试验。

（四）、最终焊接接头的无损检验，根据规范及时进行射线探伤，超声波探伤,磁粉探伤，着色探伤，硬度探伤，金相组织测试。

五、前景展望

工程建设不断发展，标准也不断提高，中国正在与国际标准接轨，这就要求焊接工作人员适应新的标准，加强对焊工的焊接技术的培训，养成严格执行工艺记录的习惯，也要提高焊接工程师的水平，同时不断研究和推广应用新的焊接技术，也发挥好焊接技师，高级焊接技师的作用，缩小焊工与焊接工程师的之间距离，减轻焊接工程师的负担，以便有更多的时间推动焊接技术的发展。让我们共同努力，把新的焊接技术应用于、服务于石油化工建设，为祖国的强大尽我们每一位焊接技术人员的职责。

总之，石油化工管道的安装，由于石油化工管道介质种类繁多，多数介质是易爆易燃且有毒有害的物质，因此对焊接质量的要求相对较高；又是因为设计施工环境差、工期紧张、费用控制等方面的限制，在质量控制方面的不利因素是较多的，使得管理的难度加大。为了保证工程的质量，首先指定好焊接工艺，并且对焊接的过程进行严格的控制，从而保证整个工程的质量，这也是各个施工单位在今后施工过程之中的质量控制重点。

参考文献:

[1]包海平. 石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制[J]. 广东科技,2011,02:56-58.

焊接热处理篇8

1焊接方案的编制及审核

(1)焊接工艺确定针对焦化炉改造所用铬钼钢材料，主要是Cr9Mo180°-Φ127×12，以及Cr5Mo90°-Φ127×10，根据所用材料进行焊接工艺选择。首先制定焊接工艺卡，选择氩弧焊加手工电弧焊，选用H1Cr5Mo(TGS-5CM)焊丝，采用V形坡口，坡口去除毛刺及氧化物，坡口两侧(包括管内壁)20mm范围内打磨至露出金属光泽。其次，焊前对焊件进行预热，预热范围为坡口中心两侧各不小于壁厚的5倍，且不小于100mm，预热250～300℃，层间温度≥250℃。再有，焊前对坡口按JB4730进行100%PT检验，Ⅱ级合格，焊缝内部充氩保护，焊后热处理760℃×2h，热处理后对焊缝进行硬度检验。经过实际焊接及无损检测结果确认此焊接工艺可行。(2)焊接工艺方案的编制及审核按焊接工艺评定的要求，施工现场应具有符合焊接材料保管要求的储存场所和烘干、保温设施。施焊现场宜设焊接工作棚，以防止风、雨对焊接质量的影响。炉管两端应采取措施进行封闭。炉管回装前，炉管进行矫直，弯曲度不大于1/1000，且整根炉管长度不超过6m时，全长弯曲度不应大于4mm；超过6m时全长弯曲度不应大于8mm。焊在180°急弯弯管或焊接回弯头上的两根炉管的两端应齐平，长短相差不应大于2mm。炉管组对时，作为焊缝组成部分的定位焊缝，应符合下列规定：①定位焊的焊接工艺与正式焊的焊接工艺相同；②定位焊缝的长度宜为10～20mm，高度为2～4mm；③严禁强力组对定位焊接；④定位焊缝应沿管周均匀分布。正式焊接时，起焊点应在两定位焊缝之间；⑤定位焊缝应焊透且无焊瘤等焊接缺陷，发现裂纹等焊接缺陷时必须清除后重焊；⑥为确保底层焊道成形好，减少应力集中，定位焊缝的两端应为缓坡状，否则应进行打磨修整。当焊接环境出现下列情况之一时，如无有效的防护措施则严禁施焊：①手工电弧焊风速大于或等于8m/s，氩弧焊时风速大于2m/s；②相对湿度大于90%；③下雨环境；焊条药皮不得有脱落和裂纹等缺陷，使用前应按出厂说明书的规定进行烘干。烘干后放在保温筒内的焊条不得超过4h，否则应按原烘干规定重新干操，重复烘干次数不得超过三次。焊丝使用前必须清除锈斑和油污，直到露出金属光泽为止。炉管组对前必须仔细清除坡口表面及坡口边缘内、外侧不小于20mm范围内的油、漆、垢、锈和毛刺．对镍铬奥氏体钢炉管坡口的清理和修整应使用专用不锈钢丝刷或刚玉砂轮炉管组对应符合下列规定：①炉管组对时，应做到内口平齐，对口内壁错边量不应大于1mm。②定位焊用的焊接材料应与正式焊接时所用的材料相同．并应执行相同的焊接工艺。定位焊应认真检查，如有未焊透、裂纹等缺陷，应予清除，并重新进行焊接。③炉管焊接的引弧必须在坡口内进行，严禁在焊件表面引弧。④炉管对接焊缝采用氩弧焊打底，并在管内充氩气保护。氩气纯度应在99.9％以上。⑤焊前预热时的加热范围，应以对口中心线为基准，每侧不小于80mm。焊后热处理加热范围，每侧不应小于炉管壁厚的六倍。⑥炉管焊接工艺参数见焊接工艺卡。焊后检查及验收：①焊缝外观检查a)焊缝表面不得有裂纹、气孔、夹渣和弧坑等缺陷，药皮及飞溅在焊后应及时清除。b)对接焊缝的咬边深度不得大于0.5mm，咬边的连续长度不得大于100mm，焊缝两侧咬边总长不得超过该焊缝长度的10%。c)焊缝不得存在低于母材表面的凹陷，焊缝的凹陷按咬边标准处理。②焊缝内在质量检查每条焊缝100%进行RT检验，按JB4730-94Ⅱ级合格。③不合格的炉管焊缝必须按如下规定返修：a)焊缝在返修前应进行质量分析，待找出原因并制订出切实可行的返修方案后，方可进行返修；b)合金钢炉管的同一部位焊缝返修次数不应超过两次。最后一次返修方案应经施工单位技术总负责人批准。④炉管焊缝的外观检查应在无损检测之前进行，焊缝表面质量应符合设计文件的规定。检查不合格的焊缝不得进行其它项目的检验。⑤炉管焊缝的无损检测应在耐压试验之前按设计文件的规定进行。焊缝无损检测部位应做好标记和记录。⑥炉管热处理工艺见热处理工艺卡，炉管焊接接头经热处理后应测试硬度。并做好标记和记录，其焊缝和热影响区的硬度值应小于母材的125%，如硬度值超过此值时，必须重新进行热处理。热处理后进行返修的焊缝，检验合格后必须重新进行热处理。(3)炉管压力试验检查①试验用压力表应经校验合格，精度不低于1.5级，表的刻度值为最大被测压力的1.5～2倍，压力表不少于两块。②炉管的强度试验压力为设计压力的1.25倍。(4)工艺焊接方案审核经过技术人员及相关管理部门审核签认，决定此焊接工艺方案可行，项目工艺焊接按此方案执行。

2实际焊接过程

在工艺焊接过程中首先对工艺焊接人员进行考试，经过考试合格者方可进行工艺焊接，并在辽阳石化质量监理站及项目监理部备案。同时，监理及施工技术人员严格按技术方案执行，每天对焊接作业进行检查，每道焊口组对焊前预热及焊后热处理均留有影像记录，另外，焊后24小时后方可进行无损检测，对每天的无损检测进行跟踪，不合格的焊口及时返修处理，实际一次焊接合格率达到98.7%。焊接过程中仅发生一次返修三次的焊口。同时，热处理工序也严格按方案进行，热处理后进行硬度检测，均达到一次合格。另外，焊接及热处理工序完成后进行水压试验检查，均一次性通过验收。

3存在问题及处理

焊接过程中延迟焦化F4101C炉CDLDB-44#焊口返修超次，超标缺陷为气孔，经过技术人员反复研究认为是炉管经过长期使用，氢含量超标，需要进行消氢处理，最后制定消氢方案，用气火焰1000℃左右加热10分钟，再进行焊接处理，最后经过无损检测合格。

4结语

焊接热处理篇9

Abstract： After the automatic submerged-arc welding， the different heat treatment processes are used to process P92 steel pipe. Through the analysis and comparison of the test results， a set of heat treatment process which can effectively improve the performance of welded joints and can meet the requirements of P92 steel is selected.

关键词：P92；热处理；埋弧自动焊

Key words： P92；heat treatment；automatic submerged-arc welding

中图分类号：TG15 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）20-0111-03

0 引言

随着火电建设向超临界、超超临界大机组发展，机组参数不断提高，对钢材的要求也越来越高。P91钢以其出色的常温性能和抗腐蚀持久强度、抗氧化性能，在超临界和超超临界机组中得到了广泛的应用。而P92钢比P91钢具有更高的高温强度、蠕变性能，可以明显减轻锅炉和管道部件的重量等优势，1996年以来，在国外超临界和超超临界组中已得到广泛应用，2005年以来，在国内超临界和超超临界机组中也得到应用，P92钢的手工焊接热处理工艺已逐步趋向成熟。然而P92钢埋弧自动焊在国内尚处于起步阶段，还没有成熟的热处理工艺可以借鉴，热处理工艺制约着P92钢埋弧自动焊的发展。探索合理的P92钢埋弧自动焊热处理工艺，已成为目前急需解决的问题之一。

由于埋弧自动焊采用大电流焊接（比手工焊大6～8倍），电弧热量大，焊丝熔化快，熔深也大，焊接速度比手工焊快的多，生产率可比手工焊提高5～10倍，具有生产效率高、焊缝质量好、节约钢材和电能、改善了劳动条件等许多优点。但是由于埋弧自动焊的焊接规范较大，对焊后热处理的工艺要求很高，如果热处理工艺参数选择则不当，容易导致组织改善不完全、残余应力没有降低，影响焊接接头的综合性能，甚至可能产生裂纹，使管材报废，因此选择适当的P92埋弧自动焊热处理工艺非常关键。

本项目结合以往的试验与研究经验，对材质为P92钢管在埋弧自动焊焊接后选择不同的热处理工艺进行处理，通过对检验结果进行分析比较，筛选出一套可有效改善焊接接头性能并能满足要求的P92钢热处理工艺。

1 P92钢的特性

P92钢是经过正火及回火处理，显微组织为回火马氏体组织（主要是Fe/Cr/Mo的碳化物及V/Nb的氮化物），是国内火力发电厂近期应用的一种新钢种。与目前国内常用的P91钢材（改进型9Cr-1Mo）相比，P92主要是用W代替了P91中的部分Mo，另外加入了少量的B。通过W的固溶强化及Nb、V等碳氮化物的弥散强化来提高钢材的高的持久强度。在600℃下10万小时的持久强度P92要比P91高30%～35%。我们试验的P92钢材料，规格为Φ508×86mm，它的标准化学成分和机械性能列见表1、表2。

2 P92焊接

焊接试样采用Ф508×86mm的无缝管。焊接方法采用GTAW/SMAW/SAW，接头采用对接U型坡口，焊道设计为多层多道，焊接材料分别为：MTS616焊丝、焊条和Marathon543埋弧焊剂。

焊接时预热采用电加热方式，加热温度控制在150～250℃，层间温度控制在 200～300℃。

3 P92钢的热处理

热处理是采用高温回火技术，通过远红外方式加热焊接接头到一定温度，保温一段时间，然后控制冷却，以改善焊接接头的金相组织和力学性能，降低焊接残余应力的工艺。热处理的主要参数是加热温度、保温时间和升降温速度，参数的选择，降低P92钢焊接接头的残余应力，改善焊缝金属的组织和性能，对焊缝金属的最终质量起决定性作用。

3.1马氏体转变

焊接结束后，立即进行降温进行马氏体转变，转变温度为80～100℃，恒温时间2小时，但必须使整个焊接接头温度都能达到100℃以下。同时为使内外壁温度能够均匀，在焊接结束后及恒温过程中可以将管道两端密封板打开，让管子内部的空气自由流通。同时在管道壁温较低的情况下可将预热用的加热器及保温材料拆除，确保整个焊缝内外均能降温至80～100℃，完全进行马氏体转变。

3.2 焊后热处理

3.2.1 热处理升降温速度

参考《T/P92钢焊接指导性工艺》，升温速度80～150℃/h，降温速度≯150℃/h（300℃以下时）在保温层内冷却至室温。

3.2.2 热处理温度的设定

参考相关文献，焊后热处理的恒温温度定为760±10℃，在实际热处理过程中还应考虑热电偶及温控柜的误差。

3.2.3 热处理恒温时间的设定

由于试验用的P92管道壁厚较厚，热处理均温时间较长，考虑到埋弧自动焊与手工焊相比具有焊接电流大、电弧热量高、焊丝熔化快的特点，同时还考虑到规范对焊缝热处理后的硬度要求较高（≤250HB），也需要增加加热时间来保证，我们将恒温时间设定较普通手工焊接方法延长1～2小时，最终设定为8～10小时。

3.2.4 热处理工艺方案的制定

根据以上数据的分析和现场经验，我们制定几种工艺（见表3）进行热处理试验。

3.3 热处理工艺的实施

3.3.1 热电偶选择

在温度测量中，热电偶是主要的测温工具。我国标装化热电偶有七种，我们采用铠装K型热电偶。控温热电偶数量根据管道直径和加热器数量确定，热电偶必须布置在相应控温区的预期温度最高点，以防止超温。热电偶固定方式直接影响到测温的准确性，目前施工现场一般采用绑扎方式固定。在固定时特别注意，热电偶热端必须紧贴管壁，并将热电偶的热端用隔热层将其与加热器有效隔绝，防止加热器布置或高温时隔热层破损，避免加热器产生的热量直接对热电偶辐射。

3.3.2 补偿导线的选择与连接

由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线连接热电偶进行控温。施工现场通常使用KC型温度补偿导线（正极为铜，导线颜色为红色，负极为康铜，导线颜色为蓝色）与K型热电偶相匹配。

补偿导线与热电偶线连接时，必须保证极性正确。在连接温度补偿线时应可靠，必须采用接线座连接，严禁采用两根接线直接拧在一起，防止造成接线接触不良影响测温。

3.3.3 热处理过程

加热之前应采取合理的措施，保证焊接接头不受外力作用，并且要有防雨措施，以免热处理控温过程中焊接接头被雨水冷却，影响焊接接头质量。热处理时管子两端要封闭，避免穿膛风，影响热处理质量。

热处理的加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，在现场布置加热器时宽度比要求的宽度每侧多出60mm。保温宽度每侧不小于管子壁厚的5倍，以减少温度梯度。

进行热处理时，测温点应对称分布在焊缝中心两侧，且应尽可能靠近焊缝。我们在热处理时布置了3个测温点，分别在焊缝中心上下对称位置和焊缝左右任一处。

为规范施工，严格执行热处理工艺，在施工过程中要做好工作记录。工作记录内容包括：预热温度（氩弧焊层、电焊层）、热电偶布置、加热器布置、温度设定等，使热处理过程符合工艺要求。

4 检验与试验

4.1 无损检验

热处理完毕24小时后，按照DL/T820-2002对焊接接头进行超声波检测，未发现裂纹等可记录缺陷。

4.2 金相试验

热处理完毕24小时后，对焊接接头进行金相检验，未发现裂纹，金相组织均为回火索氏体。

4.3 力学性能

在每种热处理后的试样上进行取样。取样位置如图1所示。力学性能检验结果见表4。

5 数据分析

当加热温度固定时，恒温时间的长短和升降温速度直接影响焊接接头的使用性能。由表5数据可知：八种不同热处理工艺的性能指标均满足要求，其中抗拉强度最小、最大值分别为630、665MPa，相差35MPa，不到5.3%；延伸率最小、最大值分别为27%、31.5%，相差4.5%；焊缝硬度值均在208-226HB之间。可见抗拉强度、延伸率和硬度三项指标相差不大，而冲击值随着加热时间和升降温速度的变化差别较大，最小、最大值分别为65J、81J最大相差16J。由此推断八种工艺的主要差别在对冲击功的影响上，而冲击功是反映焊接热处理质量的一个重要指标。热处理加热温度一定时，加热时间越长、升降温速度越慢，冲击功越大，冲击韧性越好。

由表5可知，SY-2的冲击功最大（81J），使用性能最好，但热处理时间最长（25.25h），生产效率低；SY-7的热处理时间虽然最短（20.2h），而冲击功最小（65J）。分析图2，综合考虑冲击功和热处理时间（生产效率）因素，发现试样SY-3，冲击功较高（74J）而热处理时间较短（22.1h）。

因此，我们确定工艺三为最佳的焊后热处理工艺。

6 结论

通过以上论证得出P92钢埋弧自动焊最佳的热处理工艺：升温速度80℃/h，在760±10℃时恒温8小时，然后以100℃/h速度降温。热处理过程曲线，如图3所示。

参考文献：

[1]吴伏海，欧阳忠.埋弧自动焊的应用研究[J].岳阳师范学院学报（自然科学版），2002（03）.

焊接热处理篇10

[关键词]P91超厚壁焊接分析

中图分类号:TM8文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110017-01

P91(9Cr-1MoVNb)钢具有良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能并在高参数电站锅炉管道中广泛应用。云南滇东第二发电厂4×600MW机组锅炉二级过热器出口联箱就是典型一例。该机组锅炉由北京巴威公司生产,出口联箱直径φ787.4mm、壁厚76.5mm,现场组装焊口一道。

一、P91钢焊接性能分析

(一)P91钢对热输入参数的选择较为敏感。焊接热输入参数包括焊前预热温度、层间温度、焊接热输入量三方面的内容。首先,当预热温度在350～380℃时室温冲击值在28～50J;当预热温度在250℃左右时,室温冲击值在60～100J;当预热温度在100～150℃时,室温冲击值可以控制在标准值41J左右。其次是焊接热输入量也称焊接线能量,其输入值大于25J/cm时室温冲击值将达不到标准值。

(二)P91钢对热处理温度控制的严格性。9Cr-1MoVNb钢是多元素强化而成,合金元素含量较高,其理论AC1温度在800～830℃之间。热处理温度为760±10℃,接近AC1下限温度,若热处理过程发生温度控制偏差就可能超过AC1温度。另一方面,为了获得良好的工艺性能和塑韧性,在焊接材料中加入的镍元素(属扩大奥氏体区元素)会降低焊缝的AC1温度,使其接近热处理温度。当热处理温度超过AC1温度时室温冲击韧性急剧下降,室温冲击值甚至会降到10J以下,从而使热处理危险性加大。

(三)P91钢对焊接材料选用的差异性较大。电力行业应用P91钢已经多年,如英国曼彻特、德国蒂森、日本神钢、法国萨福、瑞士奥林康、奥地利伯乐、国家电力建设研究生产的“科建牌”等。这些材料的AC1温度差别很大,若焊接材料选用不当焊接接头很容易发生质量问题。近年来上海电力修造总厂生产该钢材的焊接材料也在广泛推广运用。

(四)P91钢材产生冷裂纹的原因。冷裂纹是焊后缓冷至380℃及以下温度过程在马氏体转变点附近产生的。主要原因:第一是在接头母材近缝区会形成脆而硬的马氏体组织,通过控制焊接热循环避免产生粗大的马氏体组织。第二是母材和焊接材料中含氢量越高越容易产生冷裂纹。可选用低氢型焊材、控制母材坡口表面质量或在焊后进行消氢处理来降低产生冷裂纹的可能性。第三是焊接接头由于强行对接产生的内应力和焊接应力释放。应力越大,接头产生裂纹的倾向和程度也越大。

结论:P91钢材焊接性能差,焊接接头、母材容易产生裂纹及脆化现象、热处理温度控制难度大等问题,若要获得P91钢材良好的焊接接头质量,可以从人、机、料、法、环等五个方面严格控制每道工序。

二、工艺评定(法、料)

工艺评定是验证焊接工艺参数的正确性和指导现场焊接技术的措施性文件,是工程监理重点监控的技术资料,直接反映焊接技术水平。通过对国外的几种焊材进行优化评定,选用英国曼彻特公司ER-90S焊丝和E9018-B9焊条,焊缝接头质量优良、性能可靠。

三、焊接人员(人)

焊工是影响焊接质量的重要因素,是焊接质量控制的关键点。焊前必须严格按照工艺评定进行培训、仿样及实际操作,试样合格方可实际施焊。

四、焊前准备(机、料、环)

1.措施制定。严格按照工艺评定要求编制焊接技术措施和作业指导书,施工前对焊工进行交底,让操作人员做到心中有数。

2.坡口制备及检验。安装前用角向磨光机对坡口内外壁30mm范围内的铁锈、油污等杂质打磨干净,检查坡口型式及角度是否符合设计要求。坡口进行PT或MT检验。

3.P91不允许在管道表面焊接任何临时构件以减少裂纹产生的可能性。

4.根据焊接作业指导书,采用材质为16Mn或20G的定位块在坡口内部预热后点焊,待根部焊接完成后用磨光机将焊点打磨干净并取出定位块,检查确认无裂纹后方可进行施焊。

5.焊接及热处理两个过程不能中断,电源必须有保障,以防止焊口产生冷裂纹。

6.焊材入库前应仔细检查外包装是否完好,用光谱分析抽样复查其材质。焊条使用前严格按说明书要求进行烘焙,使用保温筒并维持焊材温度在100～110℃之间。

7.焊机及焊接参数的选用。可以选用北京时代科技股份有限公司或成都熊谷电器工业有限公司生产的ZX7-400型逆变焊机,在电流110-130A、电压20-30V的参数情况下焊接。

8.在雨天、冬季或者风速超过2米/秒等恶劣环境条件下,需要采取防护可靠措施。

五、工艺控制重点(法)

1.焊前预热及层间温度跟踪。根据P91焊接性能的分析,必须严格控制焊前预热温度和焊缝层间温度,TIG焊的预热温度选择100～150℃,SMAW升温至250～300℃,在整个焊接过程中,采用远红外测温仪监控焊缝层间温度。

2.充氩保护。P91钢由于合金含量高,铁水流动性差,根部易烧焦。氩气能够充分保护金属熔池不被氧化、提高焊缝机械性能。焊接前根据现场实际制作一套简易充氩装置,在管道内部形成气室,可以确保焊接接头质量。

3.多层多道焊。P91钢焊接要求小线能量输入,采用多层多道焊即可以解决此问题。对前层的热处理作用可起到细化晶粒、提高焊缝的冲击韧性,且每层焊缝厚度越薄,后层对前层的热处理作用越明显,焊缝的冲击韧性越高。在施焊过程中严格控制焊道宽度不得超过焊条直径(焊条直径最大选用φ3.2)的3倍,且每层厚度不超过焊条直径。

4.焊缝层间清理。P91铁水流动性差,很容易形成夹渣。现场采用角向磨光机清理,不可使用榔头、錾子用劲敲击,以免产生裂纹。

5.中间检验。根据《焊接规程》要求:壁厚大于70mm的焊口,必须进行层间检验。当焊缝厚度达到20～25mm时停止焊接,立即进行保温等后热处理,待RT检验合格后连续施焊。

6.焊后热处理。在焊接后接头冷却到100-120℃之间,立即进行750-760℃恒温4h的焊后热处理。

六、结论

通过实际操作,工艺评定有效、工艺方法正确,人员培训得当,P91焊接接头质量无损检测、硬度检验一次合格,冷态1.25倍汽包工作压力水压强度试验无渗漏。经推广运用,现场所有T91小管道焊接质量均为优良,焊接工艺质量赢得了业主和工程监理单位的一致好评,对同类型材质焊接工艺有一定参考和指导意义。