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(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

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

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(dǎo)熱率與P91鋼相同,，比奧氏體鋼高,。

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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(biāo)準(zhǔn)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。

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3具有優(yōu)異的常溫沖擊韌性

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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。

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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

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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(xì)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,。

4焊接接頭是影響機組運行安全的最薄弱環(huán)節(jié)

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,。

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焊接工藝

1 焊材、保護(hù)氣體的選擇

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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

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

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(jìn)行充氬,。②利用對口間隙，將細(xì)長銅管或不銹鋼管敲扁后通過坡口伸進(jìn)焊接區(qū)域,，進(jìn)行充氣保護(hù),。③從管道開口端，利用制作的充氬工具進(jìn)行充氬,。

4 焊接預(yù)熱

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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)備對焊口進(jìn)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,。

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小徑管采用火焰預(yù)熱，用測溫筆測量溫度,。

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5氬弧焊打底

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、兩人對稱焊接,。

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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,。

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

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(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)互相錯開，焊工要加強層間打磨,，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.,，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

1重大缺陷進(jìn)行割管處理

2局部缺陷進(jìn)行挖補