T-P92鋼焊接工藝和性能特點

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

P92鋼的化學成分

SA335-P92鋼是在P91鋼的基礎(chǔ)上添加W元素，適當減少MO元素的含量，開發(fā)出來的一種新型鋼種。

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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鋼在機組啟動和停止時，抗疲勞損傷的能力優(yōu)于奧氏體鋼、P22鋼，導熱率與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度

P92鋼的常溫強度和高溫強度高于P91鋼。根據(jù)各國測試結(jié)果，按照ASME標準估算出來的550℃、600℃和625℃等不同溫度下10萬小時P92鋼的蠕變斷裂強度分別為199MPa、131MPa和101MPa；而P91鋼在相應(yīng)溫度下的蠕變斷裂強度分別為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)測試，P92鋼與P91鋼在600℃、700℃下3000小時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℃才能達到。
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2具有較明顯的時效傾向。

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

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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)冷卻下來的鑄造結(jié)構(gòu)，它沒有機會經(jīng)過TMCP過程（Thermal-Mechanical Control Process）即熱控軋加工過程，晶粒得不到細化，Nb等微合金化元素還固熔在基體內(nèi)，沒有機會充分析出的緣故。

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4焊接接頭是影響機組運行安全的最薄弱環(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)接頭沖擊功低和長期運行中的IV型開裂早期失效，如果焊接質(zhì)量得不到保證，P92的優(yōu)勢將不復(fù)存在，并對機組運行安全性帶來威脅。

焊接工藝

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1 焊材、保護氣體的選擇

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：Ar≥99.95% 流量：20-7L/min

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2.安裝對口

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大徑管：對口間隙3-6mm；小徑管：對口間隙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，無法采取專用裝置時，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從探傷孔進行充氬。②利用對口間隙，將細長銅管或不銹鋼管敲扁后通過坡口伸進焊接區(qū)域，進行充氣保護。③從管道開口端，利用制作的充氬工具進行充氬。

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4 焊接預(yù)熱

焊前進行預(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)備對焊口進行跟蹤預(yù)熱，熱電偶對稱布置，熱電偶與管件應(yīng)接觸良好，并校驗合格。

小徑管采用火焰預(yù)熱，用測溫筆測量溫度。

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行；打底采用直流正接法、兩人對稱焊接。

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，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：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℃，可以開始電弧焊；采用直流反接法、兩人對稱焊接。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，嚴防燒穿氬弧焊打底焊縫，采用背部充氬保護。

中間層采用∮3.2mm焊條，；各層接頭應(yīng)互相錯開，焊工要加強層間打磨，嚴防焊接缺陷。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.，降溫速度：300℃以上 ≤145℃/h

返修焊口和處理

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焊接缺陷。常見的焊接缺陷入氣孔、夾渣就不講了。存在爭議最大的是裂紋問題

1重大缺陷進行割管處理

2局部缺陷進行挖補