P92管材焊接全过程控制工法.docx

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P92管材焊接全过程控制工法

执笔人：

刘云

（江西火电建设公司）

1工法特点…………………………………………………………………………1

2施工要点…………………………………………………………………………1

3质量标准…………………………………………………………………………8

4安全技术措施……………………………………………………………………9

5劳动组织及人员资格要求………………………………………………………9

6主要施工机具及测量设备………………………………………………………10

7应用实例…………………………………………………………………………10

T/P92钢是在T／P91钢的基础上改良开发出来的新钢种，化学成份上适当降低了钼元素的含量（O．5％Mo），同时加入一定量的钨（1．7％W）以将材料的钼当量（Mo+0.5w）从P91钢的1％提高到约1．5％，该钢还加人了适量的硼元素。

经上述合金化改良后，与其它铬一钼耐热钢相比P92钢的耐高温腐蚀和氧化性能与9％Cr钢相似，但材料的高温强度和蠕变性能得到了进一步提高。

由此带来的主要优点是在相同的工作温度、压力或设计寿命条件下，能够进一步降低电站锅炉及管道系统的重量或者在同样的结构尺寸下，进一步提高结构的设计工作温度，从而提高系统的热效率。

P92钢属马氏体钢，具有一定冷裂倾向和接头脆化倾向。

因而对焊接工艺和热处理工艺有严格的要求，操作技术上也有一些特点。

1.工法特点

P92钢材焊接控制要点主要有几点：

焊工技能水平、充氩保护、焊前预热、层间温度控制、焊后热处理。

2.施工要点

2.1主要工序

准备工作：

焊接工艺评定→编制焊接及热处理工艺卡→技术交底→焊工岗前训练→检查焊接材料是否合格→焊条烘焙→检查氩气和氧气、电焊机、热处理设备等仪器仪表是否准确→坡口清理→着色检查坡口→充氩保护气室制作

焊接及热处理过程：

点固焊前烘烤预热→焊口点固→焊前预热→充氩→焊接（打底层焊接→填充盖面）→层间温度监控→焊工自检→热处理

质量检查：

工地质量检验→着色检查→硬度检验→UT检验。

2.2施工要点

2.2.1焊接工艺评定已由公司焊接培训中心完成，焊接工艺评定编号为HP-119（2G）、HP-120（5G），规格为Φ384.35×47.18，外观、无损探伤、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、金相检验、硬度检验、理化检验均合。

格该工艺评定适用于管径≮192.175mm，厚度≮35.385mm，类级号为B-Ⅲ（SA-335P92）的焊接施工。

2.2.2按照工艺评定编制焊接及热处理工艺卡，对所有参与P92钢材焊接及热处理的人员进行技术交底，焊工岗前训练亦应按照正式焊接时工艺进行训练，对P92焊丝及焊条抽样光谱检查是否合格，检查氩气和氧气、电焊机、热处理设备等仪器仪表是否准确。

2.2.3坡口清理及着色检查:

管道坡口形状按实际供货，对口时要求坡口表面平整，不得有裂纹、分层、夹杂、坡口破损及毛刺等缺陷，坡口修整时，可使用角向砂轮机等轻便工具，坡口及其内外壁两侧15～20mm范围内应将水、油、漆、垢和氧化皮等杂物清理干净，直至露出金属光泽。

为保持管子内壁齐平，遇有管子内壁错口值超过1mm或两侧壁厚不同时，应按DL869/T-2004规定处理。

对口后应对坡口及其内外壁两侧15～20mm范围内进行着色检查是否有裂纹、分层等缺陷。

2.2.4充氩保护气室制作

为防止根层焊缝金属氧化，氩弧焊打底及焊条填充第一层焊道时，应在管子内壁充氩气保护。

充氩保护范围以坡口中心为准，每侧各300～400mm，在对口之前以可溶纸或其它可溶材料，用耐高温胶带粘牢，焊口两侧各贴两层，做成密封气室，并检查粘贴是否严密，气室如下图1所示：

图1：

充氩保护气室

2.2.5焊前预热氩弧焊的预热推荐温度为150～200℃，层间温度应控制在200～250℃，温度升至预热温度后且保温至少30min，使之内外壁均匀。

升温速度与热处理是一致且≤120℃/h。

2.2.6点焊

2.2.6.1点固焊时，采用的焊接工艺、焊接材料、预热温度等应与正式施焊时相通。

点固焊和施焊过程中，不得在管子表面引燃电弧试验电流。

2.2.6.2点固焊时，可采用“定位块”法点固在坡口内，点固焊不少于3点，点固焊用的“定位块”应选用含碳量小于O.25％钢材为宜。

最好采用与母材相同的T/P91、T/P92材质块。

如没有现成的T/P91、T/P92材质块，可用普通试块在试块表面用T/P91、T/P92对应焊材敷焊制作，敷焊好后打磨工整，且敷焊厚度不少于4mm。

2.2.6.3焊接过程中，施焊至“定位块”处时，应将“定位块”除掉，并将焊点用砂轮机磨掉.不得留有焊疤等痕迹。

并以肉眼或低倍放大镜检查，确认无裂纹等缺陷后，方可继续施焊。

2.2.6.4在对口根部点固焊时，点固焊后应检查各焊点质量，如有缺陷应立即用机械方法清除，重新进行点固焊。

2.2.6.6点固焊直接在坡口内进行的，点固焊长度为15～20mm，高度3～4mm。

焊点两端应修成缓坡形，以保证焊接时的接头质量。

2.2.6.7焊接前应先将所有点固焊道的两端头修磨好，防止焊接时接头出现未熔合。

严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物。

2.2.7充氩保护

2.2.7.1氩气使用前按批次抽测氩气纯度，其纯度在99.95%以上。

2.2.7.2从进气孔进行充氩保护，开始流量可为10～20L／min，充氩20min以上通过观察打火机熄灭情况判断保护效果，满足要求后方可施焊。

施焊过程中流量应保持在8～10L／min。

焊口处用高温铝箔胶带或高温塑料胶带密封，撕开一段，焊接一段。

当焊缝的焊层厚度超过8～10mm时才可以停止充氩保护过程。

当点焊缝作为充气保护接头最终焊缝的一部分时，点焊时也要进行背面充氩保护。

2.2.8焊接

焊接线能量输入量对焊接接头冲击韧性有较大影响,因此焊接过程中应采用多层多道、小直径、较小的电流及较快的速度焊接。

2.2.8.1环境要求：

a、允许进行焊接操作的最低环境温度为5℃；

b、应采取措施减小焊接场所的风力，Ws＜2m/s，Ds＜8m/s；

c、焊接现场应该具有防潮、防雨、防雪设施。

2.2.8.2焊接方法采用Ws/Ds，钨极氩弧焊的焊丝：

ThermanitMTS616—ER90S-G，直径Φ2.4mm。

焊条：

ThermanitMTS616—E9015-G，直径Φ2.5mm、Φ3.2mm，钨棒：

宜选用铈钨极或镧钨极，直径Φ2.5mm。

氩弧焊丝使用前应除去表面油、垢等赃物，保持洁净；焊条除按国家标准规定保管外，使用前应进行烘焙，温度和时间按使用说明书进行，使用中应放在保温80℃～120℃的便携式保温筒内随用随取,焊条保温筒应接上电源确保温度在80℃～120℃之间。

2.2.8.3焊道布置见下图2

图2：

P92焊口焊道布置示意图

2.2.8.4氩弧焊（Ws）打底参数见下表一

焊接

位置

焊层数

（层）

预热温度（℃）

层间温度（℃）

焊接电流

（A）

电弧电压（v）

焊接速度

（mm／min）

填充厚度（mm）

1～2

150-200℃

200～250

90～130

10～14

25～55

2.8～3.2

1～2

150-200℃

200～250

90～130

10～15

50～80

2.8～3.2

注：

P92钢氩弧焊打底至少二层，焊丝选用φ2.4mm，钨极为φ2.5mm，氩气流量为8～10L／min，背部保护氩气流量为10～20L／min。

2.2.8.5电焊盖面及填充焊（Ds）参数见下表二

焊接

位置

焊层数

（层）

焊条直径

（mm）

预热温度（℃）

层间温度（℃）

焊接电流

（A）

电弧电压（v）

焊接速度

（mm／min）

填充厚度（mm）

3～5

2.5

200-250℃

200～250℃

70～90

20～24

90～150

≯3.2

填充

3.2

200-250℃

200～250℃

90～130

20～26

110～170

≯3.2

盖面

3.2

200-250℃

200～250℃

90～130

20～26

120～200

≯3.2

3～5

2.5

200-250℃

200～250℃

70～90

20～24

70～130

≯3.2

填充

3.2

200-250℃

200～250℃

110～130

20～24

110～170

≯3.2

盖面

3.2

200-250℃

200～250℃

90～130

20～24

140～220

≯3.2

注：

焊条填充第3～5层焊道时应在管子内壁充氩气保护，背部保护氩气流量为10～20L／min，拖后保护氩气流量为8～10L／min。

2.2.8.6层间温度的控制：

层间温度的测定，宜选用便携式测温仪器在起焊点前50mm处测量，最佳层间温度控制在210～230℃，每焊接一层测量一次,并做好监控记录，温度超过立即停止施焊。

2.2.8.7氩弧焊（Ws）打底时注意事项：

a）无论在什么位置的焊接,钨极都要垂直于管子的轴心。

b）采用内填丝法焊接，焊枪呈锯齿形摆动，在两侧适当停留，填丝动作要稳；采用内填丝法焊接，焊枪呈锯齿形摆动，在两侧适当停留，填丝动作要稳；填丝过程中切勿扰乱氩气气流,停弧时要注意让氩气保护熔池,防止焊缝氧化。

c）收弧电流要较小,将弧坑填满后向坡口边缘收弧,以防止弧坑裂纹,间断时用手电筒检查打底层质量,发现缺陷立即清除,确保根部焊透；d）因P92含有很多的合金元素,焊接时产生较多的熔渣,每次熄弧后必须打磨熄弧处方可再焊。

2.2.8.8电焊填充焊及盖面（Ds）时注意事项：

a）为减少焊接应力与变形，直径>194mm的管道宜采用两人对称焊接。

同时，注意不得两人同时在一处收头。

以免局部温度过高影响施焊质量；b）焊接操作中采用小摆动、薄焊道、快焊速、多层多道焊工艺，手工电弧焊单层单道厚度不大于焊条直径，摆动宽度不大于焊条直径的4倍；c）每层焊道接头错开10～15mm，同时应尽量焊的平滑，便于清渣和避免出现“死角”；每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷将焊渣、飞溅等杂物清理干净（尤应注意中间接头和坡口边缘），经自检合格后，方可焊接次层，直至完成；d）由于P92钢易出现冷裂纹和弧坑裂纹，因此焊接时应注意将弧坑填满，可以采用逐渐减少电流或采用断弧叠加法收弧。

e）焊口必须一次焊接完成，采用二班或三班倒。

2.2.9焊后热处理工艺

P92焊接完成后，不能直接进行热处理和直接冷却至室温，P92的Mf（马氏体终止转变温度）点为120℃，因此设定在焊接完成后，焊缝金属缓冷至100-80℃，保温2h，这样可使残留的奥氏体组织完全转变为马氏体组织。

避免在热处理后这些残余奥氏体转变成脆而硬的未回火马氏体组织，并且有利于释放焊接残余应力，避免氢致应力腐蚀裂纹的产生。

2.2.9.1环境要求

a、现场应该具有防潮、防雨、防雪设施，特别是垂直管道要防止雨水渗漏到热处理区域；

b、热处理过程中应防止断电；热处理过程中应派专人监护热处理设备。

2.2.9.2焊后热处理温度及升降温速度曲线图见下图3

图3：

P92预热及热处理曲线图

说明：

P92钢对接接头焊后热处理推荐温度为760℃±10℃，焊后热处理的升、降温速度一般可按（250×25）/壁厚（℃/h）计算，且升温速度≤120℃／h为宜，降温速度≤150℃／h为宜，降温至300℃以下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。

后热处理一般可不进行。

如有特殊要求或需要进行后热处理时参数要求按《T/P91钢焊接工艺导则》规定进行。

2.2.9.3加热宽度及保温宽度

加热区宽度及保温宽度按照“《T/P92钢焊接指导性工艺》（2007）国电焊接信息字第002号”的要求实施。

2.2.9.4恒温时间

P92大径管恒温时间为2.5h/25mm,且不得小于4小时。

2.2.9.5控温区数量及热电偶布置

水平布置管道推荐的控温区数量和热电偶的位置如下表三

管道工称尺寸（DN）

推荐的控温区数量和热电偶的位置

150以下

1个控温区，控温热电偶位于12:

200-300

2个控温区，控温热电偶位于12:

00和6:

350-450

3个控温区，热电偶位于11:

00、1:

00和6:

500-700

4个控温区，热电偶位于12:

00、3:

00、6:

00和9:

750以上

控温区的数量和热电偶由加热器的周向宽度确定

垂直布置管道在焊缝的上下部采用独立的控温加热区；在焊缝上部和下部区域安装监测热电偶能够确定温度是否达到设定值。

热电偶安装采用捆绑式，端点距离焊缝20处mm。

2.2.9.6热处理时的温度控制

由于热处理时上部温度高于下部，对于水平布置管道有以下5种方法：

1、科适当将下部保温材料厚度加厚以减少下部的散热；

2、将12:

00方向温度调节在许可温度的高侧，如765℃；

3、增加周向控温区数量；

4、增加内部保温，如将焊口两端管口封堵；

5、采用偏心加热器（6:

00宽度大于12:

00）。

一般采用前三种，但不管采用何种途径，都必须对12:

00和6:

00位置的温度进行监测。

对于垂直布置的管道可采用以下三种方法调节温度的均匀性：

1、在焊缝上下部采用独立的控温加热区；

2、将加热器中心向下偏移，如加热带60%布置在下部；

3、在焊缝下部的保温宽度可适当比上部宽。

布置在焊缝上部和下部区域的热电偶可监测确定温度是否在设定值内。

2.2.9.7后热处理

在焊接过程被迫停止或焊后未能及时进行热处理，应作后热处理，其温度为300-350℃，恒温时间≮2h，其加热范围与热处理要求相同。

以此确保扩散氢的充分逸出。

2.2.10着色检查

焊接完成后应对收弧处打磨着色检查是否存在弧坑裂纹，若存在弧坑裂纹须打磨收弧处，直至弧坑裂纹消失，若打磨深度较深，则须补焊到和焊缝高度一致。

2.2.11硬度检验

硬度检验每个焊口检查四个点，每个点分别检查焊缝、母材、热影响区三个区的硬度，看是否超标并形成记录。

P92硬度在180-250HB之间为合格。

2.2.12超声波（UT）检验

硬度检查合格后对焊口进行100%UT检验，形成报告。

3．质量标准

按本工法施工及自检应执行下列规范、规程及标准：

3.1DL/T869-2004《火力发电厂焊接技术规程》；

3.2DL/T819-2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》；

3.3DL/T820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》；

3.4DL/T679-1999《焊工技术考核规程》及国质检锅【2002】109号《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》；

3.5国家电力公司《T91/P91钢焊接工艺导则》及《T/P92钢焊接指导性工艺》（2007）国电焊接信息字第002号；

3.6电力部《火电施工质量检验及评定标准》焊接篇〈1996〉

4.安全技术措施

4.1施工人员进入施工现场必须正确佩戴安全帽。

4.2特种作业人员须持证上岗。

4.3进行焊接、切割与热处理的作业时，作业人员穿戴专用护目镜、工作服、绝缘鞋、皮手套等符合专用防护要求的劳动防护用品。

4.4进行焊接作业时，应有防止触电、爆炸和防止金属飞溅引起火灾的措施。

4.5电焊机一次侧电源线、二次线绝缘必须良好，氧气软管、乙炔气软管不得与电焊线敷设在一块或绞织在一起。

4.6热处理作业时应遵守施工现场对电器设备、易燃易爆物品的安全规定，工作场所应放置足够数量的灭火器材并设置高温、有电等警示牌，并用红线示警隔离。

5.劳动力组织及人员资格要求

序号

工种名称

人员数（人）

主要工作内容

技术员

负责编制焊接工艺卡及热处理工艺卡

质检员

工地及质管部各一人，负责检查外观质量和监控焊接及热处理过程

焊工

每个焊口必须配备至少4名具有P92焊接资质的焊工

热处理人员

焊口的热处理工作

无损检验员

具有着色、光谱、硬度、超声检验资格证人员

资格要求：

5.1焊接人员资质要求

5.1.1.焊接技术负责人应由取得焊接专业中级职称及以上人员担任。

5.1.2质检人员应持有电力行业颁发的焊接质检员证。

5.1.3担任P92钢管焊接的焊工，应为已熟练掌握P91钢焊接技术的焊工，并进行相应的

专项考试后，才能从事相应焊接工作。

（焊工焊前的主要内容、判定合格的标准及依据）

5.2热处理人员资质要求

5.2.1P92钢管道焊后热处理技术负责人可由焊接专业技术负责人兼任。

5.2.2热处理工应经过专门培训，持有电力行业颁发的热处理人员资格证书，能正确使用

各种设备和执行热处理工艺。

5.3检验人员资质要求

5.3.1检验人员应专门培训，持有电力行业或国家质检部门颁发的检验人员资格证书。

5.3.2检验人员只能在其资格范围内从事相应级别和项目的检验工作。

6.主要施工机具及测量设备

序号

机具名称

规格

数量

备注

电焊机

ZX-400、ZX7-500型逆变焊机

1台

每个焊工一台

热处理机

远红外DWK-180/360KW型

1台

要求设独立电源或双电源供电，保证设备正常运行。

角向磨光机

Ø60～φ80mm

2把

保温筒

1只

人手1只

红外测温枪

VC305

1把

人手1把

7.应用实例

本工法应用在新昌电厂2#机组P92材质管道的焊接，外观质量优良，热处理后硬度达到要求，超声检验一次合格率100%，受到监理公司、建设单位和电科院的好评。

下表列取三个焊口热处理后的硬度值。

名称

规格

位置1（平均值HB）

位置2（平均值HB）

位置3（平均值HB）

位置4（平均值HB）

焊缝

母材

热影响区

焊缝

母材

热影响区

焊缝

母材

热影响区

焊缝

母材

热影响区

高过出口集箱

Φ635×136

235

188

181

228

179

245

181

191

235

182

184

屏过至高过连接管

Φ508×86

236

184

182

234

177

181

240

178

179

234

180

177

高过出口连接管

φ469.6×87

235

198

177

238

184

181

245

187

181

230

180

177

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