湖南火電建設(shè)公司

摘要：本文簡要介紹了P92鋼的焊接性，從加強(qiáng)焊接操作手法訓(xùn)練、提高焊工責(zé)任心、焊接熱處理工藝控制等方面闡述了P92鋼大徑厚壁管道焊口焊接及熱處理質(zhì)量控制要點(diǎn)，指出只有工藝、人員、設(shè)備、環(huán)境等各方面都控制到位，才能確保P92鋼焊接熱處理質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：焊接線能量；層間溫度；旁站監(jiān)督

前言

P92鋼供貨狀態(tài)為正火+回火，組織為回火馬氏體，合金總含量12.253%。P92鋼持久強(qiáng)度高，在600℃比目前常用的P91鋼約高30%。近年來隨著火力發(fā)電工程機(jī)組運(yùn)行參數(shù)不斷提高，P92鋼已成為目前超（超）臨界機(jī)組的主力鋼種，廣泛應(yīng)用于超（超）臨界機(jī)組主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道及高低壓旁路管道等。但由于P92鋼合金含量高，作為大徑厚壁管道，焊接工作量大，焊接技術(shù)難度高，易產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋傾向。如果焊接及熱處理質(zhì)量得不到保證，P92鋼的優(yōu)勢將不復(fù)存在，并對機(jī)組運(yùn)行安全性帶來威脅。下面結(jié)合多個(gè)工程超超臨界機(jī)組P92鋼大徑厚壁管道焊接經(jīng)驗(yàn)，淺析P92鋼大徑厚壁管道焊口焊接及熱處理質(zhì)量控制要點(diǎn)。

一、加強(qiáng)培訓(xùn)教育和焊接操作手法訓(xùn)練，提高焊工責(zé)任心和焊接水平

焊縫質(zhì)量的好壞，很大程度上取決于焊工的責(zé)任心和技能水平，從事P92鋼大徑厚壁管道焊接的焊工必須具有較強(qiáng)的責(zé)任心和一定的工作經(jīng)驗(yàn)。工程施工前應(yīng)加強(qiáng)對焊工的培訓(xùn)教育，提高焊工責(zé)任心和焊接水平。按《焊工技術(shù)考核規(guī)程》DL/T679-1999對焊工進(jìn)行考試，取得相應(yīng)的合格證方可上崗。

1.強(qiáng)化焊工責(zé)任心

首先在觀念上要改變過去大電流、單道、厚層焊接方法。近年來由于焊接技術(shù)規(guī)程對焊層厚度及焊條擺動(dòng)寬度做出了明確規(guī)定，焊工觀念和操作手法已經(jīng)有了很大的改變。因有些焊工責(zé)任心不強(qiáng)，為圖快省事，執(zhí)行焊接工藝打折扣，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，故我們對于P92鋼大徑厚壁管道焊接，安排專人全過程旁站監(jiān)督，對焊接參數(shù)進(jìn)行記錄，確保焊工嚴(yán)格按焊接工藝要求執(zhí)行。

2.訓(xùn)練焊接操作手法

正確的操作手法是焊接操作技能得以提高的前提，P92鋼焊接工藝要求高，操作手法要求細(xì)，需要以小線能量，小擺幅，薄焊層，多層多道施焊，要求焊工不斷的訓(xùn)練，養(yǎng)成良好的施焊習(xí)慣，特別是控制焊層厚度和焊條擺動(dòng)寬度。

二、焊接熱處理工藝控制

P92鋼焊接時(shí)具有較強(qiáng)烈的脆硬傾向和熱影響區(qū)消應(yīng)力處理裂紋傾向，即有產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋傾向。焊接過程中應(yīng)加強(qiáng)工藝控制，采用管道內(nèi)壁充氬防止焊縫根層氧化、進(jìn)行全過程的電阻加熱嚴(yán)格控制焊接預(yù)熱溫度、控制層間溫度防止冷裂紋產(chǎn)生、控制焊接線能量，做好焊后熱處理控制。

1.管道內(nèi)壁充氬

P92鋼焊接為防止焊縫根層氧化，氬弧焊打底二層和焊條填充2～3層必須進(jìn)行充氬保護(hù)，可采用從管道內(nèi)部充氬及從坡口充氬兩種方法，具體采用哪種充氬方法視現(xiàn)場實(shí)際情況而定，總的原則是方便、實(shí)用、節(jié)省人力和氬氣。焊接前、焊接過程中必須對充氬效果進(jìn)行驗(yàn)證，確認(rèn)充氬保護(hù)有效才能施焊，氬弧焊封口時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小氬氣流量，以保證封口時(shí)焊接質(zhì)量。

2.嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度

合適的預(yù)熱溫度有利于減小焊縫冷裂紋及改善焊縫韌性，P92鋼氬弧焊打底預(yù)熱溫度100～200℃，取150℃恒溫1小時(shí)，電焊蓋面預(yù)熱溫度150～250℃，取150℃恒溫1小時(shí)。預(yù)熱熱方法采用電加熱，分區(qū)控溫，在管道外壁均勻布置2個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)，加熱寬度及保溫寬度應(yīng)符合要求，以保證預(yù)熱溫度。

3.嚴(yán)格控制焊接線能量

焊接線能量過大，焊縫金屬在高溫停留時(shí)間過長，晶粒長大變脆易導(dǎo)致焊縫韌性降低，熱影響區(qū)軟化乃至產(chǎn)生Ⅳ型裂紋。因此，P92鋼焊接時(shí)應(yīng)盡可能采用小線能量以減少碳化物的析出量和鐵素體含量，防止馬氏體晶粒長大，提高焊縫的沖擊韌性。

焊接線能量輸入在滿足電焊機(jī)參數(shù)設(shè)置的情況下，通過焊道的寬度和厚度進(jìn)行控制。規(guī)定：電弧焊接每層焊道厚度不超過焊條直徑。焊條擺動(dòng)幅度，最寬不得超過焊條直徑的3倍。即φ2.5焊條為7.5mm，φ3.2焊條為9.6mm。Φ4.0mm焊條不允許使用。

4.層間溫度的控制

過高的溫度會(huì)使焊縫金屬在高溫停留時(shí)間過長，使晶粒長大變脆，致使焊縫金屬韌性降低，故要加強(qiáng)層間溫度的控制。施焊過程中，P92材質(zhì)管道氬弧焊層間溫度為150℃-250℃，電焊層間溫度為≤250℃，熱處理人員應(yīng)用遠(yuǎn)紅外測溫儀進(jìn)行測溫，并做好記錄，當(dāng)溫度超過，立刻停焊，待緩冷到250℃以下后再進(jìn)行焊接。

5.層間清理及焊接自檢

P92鋼焊條藥皮薄，鐵水粘，易產(chǎn)生夾渣、飛濺，在下一層焊接時(shí)難以熔化，易形成細(xì)小夾渣，影響焊接質(zhì)量，故P92材質(zhì)大徑厚壁管道每層或每道焊縫焊接完畢后，應(yīng)用鋼絲刷或砂輪機(jī)將焊渣飛濺等雜物清理干凈（中間接頭和坡口邊緣尤應(yīng)注意）。

焊工施焊中應(yīng)特別注意接頭起弧收弧處的焊接質(zhì)量，保證熔合良好，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，以避免出現(xiàn)弧坑裂，焊到塞塊處應(yīng)將塞塊去除，并將焊點(diǎn)、焊縫用角向磨光機(jī)打磨，不得留有焊疤等痕跡，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)無裂紋后方可續(xù)繼焊接。焊接完畢后，焊工應(yīng)將焊縫表面的飛濺、焊渣清理干凈并檢查外觀質(zhì)量。P92鋼焊后熱處理要求極高，且時(shí)間長，為避免在焊后熱處理后因外觀缺陷返修再次熱處理，焊工自檢尤為重要。

6.焊后熱處理控制

P92鋼熱處理后焊縫的硬度，一般不超過母材布氏硬度HB+100，且符合下列規(guī)定：180≤HB≤250。P92鋼焊接熱處理恒溫過程中，在加熱范圍內(nèi)任意兩點(diǎn)間的溫差應(yīng)低于50℃。這對熱處理提出了很高的要求，因此應(yīng)嚴(yán)格按照工藝評定要求進(jìn)行熱處理，嚴(yán)把關(guān)熱處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，采取一切措施來減小誤差。

6.1焊后熱處理工藝

P92鋼焊口熱處理最小加熱區(qū)寬度及P92鋼焊口熱處理最小保溫區(qū)寬度可根據(jù)《T/P92焊接指導(dǎo)性工藝》中相關(guān)公式計(jì)算得出，P92鋼焊后熱處理溫度為750℃-770℃。焊后熱處理應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝評定要求進(jìn)行，以確保P92鋼熱處理后焊縫的硬度符合要求。

6.2熱處理參數(shù)要求

加熱設(shè)備：設(shè)備的控溫精度應(yīng)在±5℃以內(nèi)，計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)的顯示應(yīng)以自動(dòng)記錄儀的溫度顯示為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。

熱電偶的測溫要求：應(yīng)根據(jù)熱處理的溫度和儀表的型號選擇熱電偶；熱電偶的安裝位置，應(yīng)以保證測溫準(zhǔn)確可靠、有代表性為原則，對于管徑大于或等于273mm的管道，測溫點(diǎn)應(yīng)在焊縫中心按圓周對稱布置，且不少于兩點(diǎn)；水平管道，測溫點(diǎn)應(yīng)上下對稱布置；分區(qū)控溫時(shí)，熱電偶的布置應(yīng)與加熱裝置相對應(yīng)。

加熱范圍：從焊縫中心算起，每側(cè)不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。

溫差控制：焊接熱處理恒溫過程中，在加熱范圍內(nèi)任意兩點(diǎn)間的溫差應(yīng)低于50℃。

保溫寬度：從焊縫坡口邊緣算起，每側(cè)不得少于管子壁厚的5倍，且每側(cè)應(yīng)比加熱器的安裝寬度增加不少于100mm，以減少溫度梯度。

保溫厚度：以40mm-60mm為宜。

三、結(jié)論

P92鋼焊接技術(shù)難度大，焊接熱處理工藝要求高，焊接時(shí)必須在工藝、人員、設(shè)備、環(huán)境等各方面做好充分準(zhǔn)備，采用性能優(yōu)良的焊材，以小線能量，小擺幅，薄焊層，多層多道焊的方法施焊，全過程旁站監(jiān)督，焊后嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝，只有各方面都控制到位，才能確保P92鋼焊接熱處理質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]《T/P92焊接指導(dǎo)性工藝》

[2]《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》DL/T869-2012