T-P92鋼焊接工藝和性能特點(diǎn)

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T92/P92鋼是目前超超臨界機(jī)組主汽、再熱熱段使用的新材質(zhì)，焊接難度大，工藝要求嚴(yán)格，在預(yù)熱、焊接電流、層間厚度、焊縫寬度、焊后處理等都有嚴(yán)格的工藝要求，且易產(chǎn)生裂紋缺陷。
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P92鋼的化學(xué)成分和性能特點(diǎn)

P92鋼的化學(xué)成分

SA335-P92鋼是在P91鋼的基礎(chǔ)上添加W元素，適當(dāng)減少M(fèi)O元素的含量，開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新型鋼種。

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P92鋼的主要性能

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1具有良好的物理性能

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P92鋼的線膨脹系數(shù)與P91鋼相同，比奧氏體鋼低，甚至還低于P22鋼的線膨脹系數(shù)，故P92鋼在機(jī)組啟動(dòng)和停止時(shí)，抗疲勞損傷的能力優(yōu)于奧氏體鋼、P22鋼，導(dǎo)熱率與P91鋼相同，比奧氏體鋼高。

2具有比P91鋼更高的高溫蠕變斷裂強(qiáng)度

P92鋼的常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度高于P91鋼。根據(jù)各國(guó)測(cè)試結(jié)果，按照ASME標(biāo)準(zhǔn)估算出來(lái)的550℃、600℃和625℃等不同溫度下10萬(wàn)小時(shí)P92鋼的蠕變斷裂強(qiáng)度分別為199MPa、131MPa和101MPa；而P91鋼在相應(yīng)溫度下的蠕變斷裂強(qiáng)度分別為141MPa、98MPa和68MPa。

3具有優(yōu)異的常溫沖擊韌性

P92鋼具有比傳統(tǒng)鋼明顯優(yōu)越的高溫性能，而且還有優(yōu)異的常溫韌度。它和P91鋼的情況大致相同。

4具有優(yōu)良的抗氧化性能

P92鋼的抗煙灰氧化和抗水蒸氣氧化的性能與P91鋼大致相同。經(jīng)測(cè)試，P92鋼與P91鋼在600℃、700℃下3000小時(shí)的水蒸氣氧化皮厚度大致相同。

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P92鋼的焊接性分析

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1 焊接裂紋敏感性比傳統(tǒng)的鐵素體耐熱鋼低

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P91鋼需要預(yù)熱到180℃裂紋率為零，P92鋼只需預(yù)熱到100℃，而P22鋼需預(yù)熱到300℃才能達(dá)到。
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2具有較明顯的時(shí)效傾向。

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P92鋼經(jīng)3000小時(shí)時(shí)效后，其韌性下降了許多。P92鋼的沖擊功從時(shí)效前的220J左右降到了70J左右，在3000小時(shí)時(shí)效以后，沖擊功繼續(xù)下降的傾向不明顯，沖擊功將穩(wěn)定在時(shí)效3000小時(shí)的水平。時(shí)效傾向發(fā)生在550～650℃的范圍內(nèi)，這個(gè)溫度范圍正是該鋼材的工作溫度范圍。母材具有明顯的時(shí)效傾向，與母材成分相近的焊縫也會(huì)有同樣的傾向。

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3焊縫韌性低于母材

焊縫金屬是從溫度非常高的熔融狀態(tài)冷卻下來(lái)的鑄造結(jié)構(gòu)，它沒(méi)有機(jī)會(huì)經(jīng)過(guò)TMCP過(guò)程（Thermal-Mechanical Control Process）即熱控軋加工過(guò)程，晶粒得不到細(xì)化，Nb等微合金化元素還固熔在基體內(nèi)，沒(méi)有機(jī)會(huì)充分析出的緣故。

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4焊接接頭是影響機(jī)組運(yùn)行安全的最薄弱環(huán)節(jié)

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由于P92鋼合金元素含量高，焊接上有較大的技術(shù)難度，容易出現(xiàn)接頭沖擊功低和長(zhǎng)期運(yùn)行中的IV型開(kāi)裂早期失效，如果焊接質(zhì)量得不到保證，P92的優(yōu)勢(shì)將不復(fù)存在，并對(duì)機(jī)組運(yùn)行安全性帶來(lái)威脅。

焊接工藝

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1 焊材、保護(hù)氣體的選擇

焊絲：9CrWV（ER90S-G）規(guī)格：Ф2.4；焊條：CHROMET92（E9015-G）規(guī)格：Ф3.2 ；

鎢極：WCe-20 規(guī)格：Ф2.4

氣體種類：Ar≥99.95% 流量：7-12L/min     背面保護(hù)：Ar≥99.95% 流量：20-7L/min

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2.安裝對(duì)口

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大徑管：對(duì)口間隙3-6mm；小徑管：對(duì)口間隙2-3mm

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3 背面充氬方案

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采用背面充氬保護(hù)工藝，以避免焊縫根部氧化。大徑管充氬方法一般情況下，可制作專用工具，無(wú)法采取專用裝置時(shí)，可用耐高溫應(yīng)紙板配合耐溫膠布等材料在焊口附近形成形成密閉氣室。

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小徑管充氬可利用水溶紙堵塞管口兩端。充氬位置：①?gòu)奶絺�孔進(jìn)行充氬。②利用對(duì)口間隙，將細(xì)長(zhǎng)銅管或不銹鋼管敲扁后通過(guò)坡口伸進(jìn)焊接區(qū)域，進(jìn)行充氣保護(hù)。③從管道開(kāi)口端，利用制作的充氬工具進(jìn)行充氬。

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4 焊接預(yù)熱

焊前進(jìn)行預(yù)熱：T≥150℃，加熱寬度每側(cè)≥200mm，層間溫度≤300℃。

大徑管道：采用電腦溫控設(shè)備對(duì)焊口進(jìn)行跟蹤預(yù)熱，熱電偶對(duì)稱布置，熱電偶與管件應(yīng)接觸良好，并校驗(yàn)合格。

小徑管采用火焰預(yù)熱，用測(cè)溫筆測(cè)量溫度。

5氬弧焊打底

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氬弧焊打底在管道預(yù)熱到規(guī)定溫度并加熱均勻后進(jìn)行；打底采用直流正接法、兩人對(duì)稱焊接。

P92材質(zhì)大徑管道：打底焊采用內(nèi)填絲法。P92材質(zhì)小徑管：打底焊采用外填絲法。氬弧焊打底時(shí)，焊接速度不宜太快，焊層厚度不少于3mm。

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氬弧焊打底應(yīng)焊兩遍，目的是防止電焊擊穿打底層，造成根部氧化。充氬保護(hù)：正面氣流量 7L/min，背部氣流量 20-7L/min

6電弧焊

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打底完成后，將預(yù)熱溫度升至200-250℃，可以開(kāi)始電弧焊；采用直流反接法、兩人對(duì)稱焊接。第一、二層電弧焊，采用∮2.5mm焊條，在保證熔化良好的前提下，盡量減小焊接電流，嚴(yán)防燒穿氬弧焊打底焊縫，采用背部充氬保護(hù)。

中間層采用∮3.2mm焊條，；各層接頭應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi)，焊工要加強(qiáng)層間打磨，嚴(yán)防焊接缺陷。采用多層多道焊，各焊道的單層厚度約2.5-3mm，單焊道的擺動(dòng)寬度≤3倍焊條直徑。每層焊道須清理干凈，尤其注意清理接頭及焊道兩側(cè)。中間不需要除氫。

7焊后熱處理

焊接完畢后，降溫至80-100℃后進(jìn)行熱處理：加熱溫度到750-770℃，升溫速度≤145℃/h，加熱寬度每側(cè)200mm，保溫寬度每側(cè)350mm，保溫5小時(shí).，降溫速度：300℃以上 ≤145℃/h

返修焊口和處理

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焊接缺陷。常見(jiàn)的焊接缺陷入氣孔、夾渣就不講了。存在爭(zhēng)議最大的是裂紋問(wèn)題

1重大缺陷進(jìn)行割管處理

2局部缺陷進(jìn)行挖補(bǔ)