P91钢焊接.docx

P91钢焊接.docx

《P91钢焊接.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《P91钢焊接.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

P91钢焊接

P91钢焊接

一、工程概况及特点

1、工程概况

　　山东聊城电厂一期工程建设2×600MW燃煤发电机组，位于聊城市西稍偏北，距市中心约14公里。

　　本工程的建设与经营采用中外合作方式，业主为山东中华发电公司（SZPC），设计分包给山东电力咨询院，主体工程施工分包为山东电建二公司。

　　本工程锅炉为英国三井巴布可公司生产的2027t/h,，亚临界参数，W火焰燃烧无烟煤，自然循环汽包炉，其主要参数为：

过热器出口蒸汽压力17.3Mpa，过热器出口温度为541℃。

汽轮机为上海气轮机有限公司产品，其型式为亚临界一次中间再热，四缸四排汽，单轴凝汽式。

发电机为上海汽轮发电机有限公司产品，其型式为全封闭，自然通风，强迫润滑，水氢氢隐极式同步发电机。

2、工程特点

　　1、本工程的建设与经营采用中外合作方式，工程的融资、贷款、设计和管理均与国际接轨。

　　2、整个工程实行监理制，由中国电力工程监理总公司监理，而且要接受四方联合体对、工程的各项检查。

　　3、锅炉设备成套引进，受热面全部使用国外钢材，许多钢材品种如P91钢在我公司属于首次使用。

　　4、所有压力部件焊接材料，包括但不限于水冷壁，省煤气等及所有合金钢焊接材料均由外国供方提供，其中大多数焊接材料属于我公司首次使用。

　　5、执行的焊接、热处理及NDT标准以中国国家标准和电力行业标准为主，同时要符合BS1113标准的要求，并参考MBEL图纸的要求。

　　6、焊接培训的工作量加大。

由于国外焊材的大量使用，而我们的焊工对国外进口焊材不熟悉，因此需要加强对焊工进行进口焊材的练习工作，以熟练掌握国外焊材的焊接操作性能，确保施工中的焊接质量。

本工程的国外焊条主要有A2、A5Mo、B、K、M，焊丝主要有BW14B、BW158B、BW16B、BW41B、BW17B等，分别属于碳钢、合金钢及不锈钢。

　　7、本工程的焊接工艺评定工作难道度较大，由于P91钢是我公司首次使用，因此需要对这种材料进行焊接工艺评定，但是P91钢焊接性能较差，焊接、热处理工艺稍有不当，就难以达到各项机械性能要求，必须慎重对待此项工作。

　　8、焊接技术、质量管理的难度大。

尽管本工程以中国标准为主，但由于需要参考MBEL的技术要求以及满足BS1113的外方标准，因此需要认真学习和比较国内外的有关标准，同时新钢种、新焊材的使用，都将会给焊接技术和质量的管理工作带来许多难以估量的困难。

　　9、聊城地处暖温带半干焊季风气候区，冬季寒冷少雪，夏季炎热多暴雨，春季干旱多风，具有明显的大陆性气候特点。

寒冷、暴雨、多风的气候特点给现场的焊接施工带来不利影响，须针对不同的气候特点制订出相应的焊接施工措施，以确保工程焊接质量。

　　10、尽管本工程锅炉安装焊口数量相对较少，但锅炉中径管道焊口较多，尤其是P91钢的中径管道焊口多，再加上主蒸汽管道全部为P91钢，由于P91钢焊接性能较差，安装、焊接、热处理工艺复杂，因此现场焊接施工的难度很大。

三、工艺评定出现的问题及相应措施

　　在P91钢焊接工艺评定过程中，最初遇到了一些问题，其中主要问题是焊缝的冲击韧性值偏低，在所取的试样冲击功最低的仅有13J，远远低于标准要求。

为此我们进行了详细的原因分析，并采取了相应的措施，确保了P91钢工艺评定工作的成功。

　　1、冲击功低的原因分析

　　1.1实际预热温度没有达到；

　　1.2层间温度过高。

　　1.3焊道过窄，焊层较厚；

　　1.4二人对称焊接同时集中到一点收弧

　　1.5焊后管子温度未完全降下来就拆掉保温，导致风冷淬硬；

　　1.6环境温度过低（本次工艺评定正值冬季，培训期间温度在零度以下）。

　　2、针对以上原因以及参考有关资料再实际工作中我们特别注意了以下各方面的工作

　　2.1安装工要与焊工密切配合，对口装配严格要求。

　　2.2采取无应力对口和机械对口卡具对口；

　　2.3加强焊前练工作，尤其是氩弧焊打底的练习。

　　2.4注意天气、环境的因素影响，环境温度低时一定要采取防寒措施，夏季施工一定要避免雨天施焊。

　　2.5预热温度要达到并要保温一定时间后再开始焊。

　　2.6焊接采用小规范，焊层尽量薄，焊道尽量窄。

　　2.7掌握好背面冲氩的流量。

　　2.8焊接完成必须立即进行后焊热处理。

　　2.9热电偶一定固定牢靠，保证测温准确。

　　2.10探伤一定要及时。

　　2.11一旦出现焊接缺陷必须采用机械方法返修。

　　2.12加强过程控制的各项工作，认真执行焊接措施的要求并逐只焊口做好工艺参数等的控制和记录工作。

四、P91`钢管道安装焊接工艺

　　1、概述

　　9Cr—1Mo（SA335—P91　SA213—T91）钢是美国于七十年代末八十年代初开发的新型马氏体耐热钢，以其热膨胀系数，弹性模量、蠕变性能以及抗氧化性等多方面的优胜在许多国家的电站的主蒸汽管道中得以广泛的应用。

在我国，P91钢的应用已经开始，电力规划总院在将P91钢与国内普遍采用的主蒸汽管道用钢进行经济技术比较后，于1996年提出了在我国推荐使用P91钢的建议。

因此，在大型火力发电机组中采用P91钢已成为一种必然的趋势。

SA335—P91钢的化学成分如下表

CMoP≤S≤SiCr

0.08—0.120.30—0.600.0200.0100.20—0.508.00—9.50

MoVNNi≤Al≤Nb

0.85—1.050.18—0.250.03—0.070.400.040.06—0.10

　　P91钢在我国公司属于首次使用，其焊接工艺评定工作及焊接、热处理的特点需要在施工过程中摸索，而且管道对口安装顺序对焊接质量也起着关键作用，为保证P91钢管道的焊接工艺和焊接质量达到要求，首先必须制订出P91钢安装、焊接工艺要求，做为指导焊接工艺评定及现场安装、焊接施工的依据，在现场施工过程中严格执行工艺要求。

　　2、施工顺序

　　2.1P91钢管道就位，打磨坡口，坡口采用双V型。

　　2.2装入充氩装置。

　　2.3对口装配。

　　2.4焊口预热。

　　2.5温度控制，采用自动温度记录仪进行测控和记录。

　　2.6焊接。

　　2.7焊缝整体焊接完毕后，在热处理前必须进行后热处理，以加速焊缝金属中扩散氢的逸出。

　　2.8后热处理完毕，待焊口温度降低至一定温度或室温后，应立即开始热处理。

　　2.9热处理完毕后进行无损探伤，探伤合格后进行表面磁粉探伤、金相及硬度抽检。

由于P91钢对预热要求的特殊性，搞好过程控制，尽量不进行中间探伤。

　　2.10检验合格后，撤出充氩装置，进行下一道焊口的施工程序。

若检验不合格，打磨去除缺陷后重新进行预热、焊接及热处理工作。

3、安装要求

　　3.1对P91钢的管道系统施工采用单方向施工，即至少总保持一端为自由伸缩端，以便于减小管道系统的应力，防止焊接是产生裂纹。

　　3.2对口装配全部采用机械对口卡具，绝不允许采用门型块电焊固方法进行焊口点固。

　　3.3严禁在坡口及管道上任意引弧和电弧擦伤。

　　3.4采取有效的防风、防雨措施，严禁在雨、雾等不良天气条件下进行焊接及热处理工作，以防止冷裂纹产生，提高焊接质量。

　　3.5必须保证焊接、热处理的连续性，避免由于以外断电导致焊接及热处理非正常中断。

现场配备两路专用电源，其中一路为备用。

　　3.6　充氩装置需要耐高温，要有较好的密封性，并且易于取出和安装。

在整个预热、焊接、热处理过程中，保留充氩装置，即可防止管道内穿堂风，又可在焊接区域形成封闭气室，起到保温和减小内外壁温差的作用。

若出现不合格焊口，而且缺陷出现在根部或近根部，则焊缝进行返修时，仍需充氩保护。

　　3.7　P91钢焊接时最低环境温度应在5℃以上为宜，环境温度低于此温度时，严禁焊接，必要时一定要采取特殊措施。

　　4、焊接、热处理工艺

　　4.1首先按照《火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程》SD340—89的有关规定做好P91钢的焊接工艺评定工作。

　　4.2根据焊接工艺评定报告，编制出P91钢焊接工艺卡及焊接作业指导书。

　　4.3挑选出焊接工艺技术水平高、工作责任心强的高压合格焊工进行P91钢焊接培训并合格。

正式施焊前，对焊工进行短期的焊前适应性培训，重点为氩弧焊打底练习。

　　4.4设立专门的焊条烘烤箱和专门的焊接材料发放记录，确保焊接材料的正确发放和使用。

　　4.5采用跟踪预热，最低预热温度不低于200℃。

层间温度保持在300℃以下。

　　4.6采用Ws/D焊接工艺，并且进行两遍氩弧焊打底，保护气体氩气纯度≥99.995%，氩气流量为8—12L/mm。

焊接材料使用9CrMoVN焊丝和BS24939Cr　MoBH（AWSA5.5E9016—B9）焊条。

焊接线能量控制在30KJ/cm以下以保证焊缝冲击韧性。

第一层氩弧焊打底厚度不允许低于3mm，由于P91钢焊接时，熔池铁水粘度大，流动性差，焊接规范又小，因而容易出现夹渣，层间未熔合等缺陷，因此为避免大的缺陷产生及保证焊接接头的综合机械性能，必须采用多层多道、小规范进行焊接，焊层厚度尽量减薄，每层焊道厚度不超过焊条直径的2mm；摆动焊接时，焊条摆幅不超过焊条直径的4倍，每层焊道必须清理干净，尤其注意清理接头及焊道两侧，焊缝外表焊接完毕，要求焊工立即进行清理自检，发现外表成形不好的马上补焊，严禁在焊缝冷却后再直接补焊。

　　4.8采用背面充氩保护工艺，以避免焊缝根部氧化，背面充氩保护气体纯度≥99.995%，流量为3—25L/min。

不仅第一遍打底时需要进行充氩保护，而且第二遍氩弧焊时，仍要继续进行充氩保护。

充氩装置根据管道具体情况而。

　　4.9焊接完成后必须进行后热处理，后热处理温度控制在300—350℃，并保温2小时。

　　4.10焊后热处理采用多路输出、多点测温，且加热器与热电偶一一对应，焊口上、下温度始终保持一致，使热处理焊口在升、降温度以≤150℃为宜。

加热温度为750—780℃，恒温按每25mm壁厚/1小时计算，但最少不得少于3小时。

降温至300℃时，可不控制，冷却至室温。

　　4.11加强对P91钢焊接过程的控制工作，从措施、人员、材料、设备、对口、焊接、热处理参数、焊接接头表面质量、无损探伤、缺陷焊缝的返修等各方面进行控制。

　　4.12焊口返修必须采用机械方法（磨光机打磨）消除缺陷。

　　4.13为确保将缺陷彻底清除，打磨后请实验人员对缺陷清除情况进行确认清楚干净后方可进行补焊，补焊工艺与正式焊接相同。

5、结　　语

　　5.1通过采取以上安装顺序，消除了焊接应力，保证了管道系统的正常运行。

　　5.2通过采取以上焊接工艺，焊缝外观工艺质量和内在质量得到全面控制，外观质量全部达到优良标准，所有焊口经100%磁粉、超声和射线探伤全部合格。

　　5.3通过采取以上预热、热处理工艺，焊接接头表面硬度全部达到标准要求，证明焊接接头冲击韧性合格。

　　5.4通过采用背面充氩保护工艺和合适的充氩装置，保证了焊接接头根部质量。

　　5.5为工程施工焊接过程控制及记录要求探索出新的经验。

五、P91钢管道焊接施工记录资料

工程名称：

聊城发电厂新厂一期工程#1机组

施焊日期：

2001/6/4~2001/6/6（焊接时间约20个小时）

施焊焊工：

韩继胜/付强（FL/FZ）

材质规格：

HFS91　∮45×46

焊接工艺：

Ws/D

焊接材料：

焊丝9CrMoVN（BW41B）∮2.4

　　　　　焊条9CrMoBH（M）∮3.2　∮4.0，焊条经250℃烘烤，恒温2小时

焊机型号：

ZX7-400STGIGBT式逆变焊机

对口情况：

无对口卡具，直接采用倒链调节，对口间隙5-6mm，无错口。

上下左右点固焊口其四点。

充氩情况：

甲纸壳板封堵，从焊口两侧管座处同时充氩，焊口周围塞卫生纸。

最初流量分别为30L/min,之后递减，最后减至10L/min，耗用氩气超过一瓶（因纸壳封堵不严，充氩的流量交大），利用打火机火焰检验充氩效果。

氩气流量：

9L/min氩气纯度大于99.995%

预热方法、温度：

跟踪电加热，保温半小时，氩弧焊180℃，电焊210℃

层间温度：

200—260℃

焊接层道、参数记录见附表；

热处理：

机械型号DWK—A180

　　　　310℃脱氢2小时

　　　　热电偶个数：

4个

　　　　炉片：

3个

　　　　温度：

760℃

　　　　升降温度：

114℃/h

　　　　恒温时间：

3小时

　　　　热处理时间共计：

14个小时

外表质量：

焊缝外表成形型良好，焊道均匀，高低、宽窄均匀，无气孔、夹渣、咬边等缺陷。

无损探伤：

根据超声波探伤报告MG-Z-UT020评定该焊口I级合格，但有微小缺陷，缺陷情况如下：

　　　　　　　缺陷位置：

8点

　　　　　　　缺陷深度；24mm

　　　　　　　缺陷指标长度：

点状

　　　　　　　缺陷波幅：

∮3×40-8dB

根据磁粉探伤报告L-MT-015评定合格，未见表面缺陷。

根据硬度试验报告R-YD-001确定焊口表面硬度合格（布氏硬度）。

焊口298　288　285　平均291

母材188　188　185　平均187

焊接层道、参数记录附表：

六、P91钢管安装、焊接、热过程图片