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

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P92鋼的化學成分

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SA335-P92鋼是在P91鋼的基礎上添加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

1具有良好的物理性能

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鋼在相應溫度下的蠕變斷裂強度分別為141MPa、98MPa和68MPa。

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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

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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。

P92鋼的焊接性分析

1 焊接裂紋敏感性比傳統(tǒng)的鐵素體耐熱鋼低

P91鋼需要預熱到180℃裂紋率為零，P92鋼只需預熱到100℃，而P22鋼需預熱到300℃才能達到。

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2具有較明顯的時效傾向。

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。

3焊縫韌性低于母材

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焊縫金屬是從溫度非常高的熔融狀態(tài)冷卻下來的鑄造結構，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

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，可用耐高溫應紙板配合耐溫膠布等材料在焊口附近形成形成密閉氣室。

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 焊接預熱

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

大徑管道：采用電腦溫控設備對焊口進行跟蹤預熱，熱電偶對稱布置，熱電偶與管件應接觸良好，并校驗合格。

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小徑管采用火焰預熱，用測溫筆測量溫度。

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5氬弧焊打底

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氬弧焊打底在管道預熱到規(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

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6電弧焊

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打底完成后，將預熱溫度升至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。

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7焊后熱處理

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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

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

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1重大缺陷進行割管處理

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2局部缺陷進行挖補