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CN106624285A - 一种350mw机组主蒸汽管道‑p91焊接工艺 - Google Patents

一种350mw机组主蒸汽管道‑p91焊接工艺 Download PDF

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李世霞
吕杰
史学军
陆小斌
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Abstract

本发明公开了一种350MW机组主蒸汽管道‑P91焊接工艺，主要由焊前准备、焊前预热、控制层间温度、焊接、焊后热处理五个步骤组成，本发明的主蒸汽管道焊接工艺焊缝均匀美观，成型良好，能够改善和提高焊接接头冲击韧性、焊接脆性、焊后热处理和焊接热影响区的性能，提高锅炉及管道使用寿命。

Description

一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺
技术领域
本发明涉及管道焊接技术领域，具体为一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺。
背景技术
ASME SA335P91钢管，具有优良的高温强度和抗高温氧化性，但其焊接性能较低合金耐热钢差，若焊接工艺欠佳，往往出现焊缝金属冲击功低下，加之焊接接头不同特征区域的力学性能的差异而易引起应力集中，故易产生早期失效。例如某电厂125MW机组主蒸汽管道，由于焊接接头硬度不足，运行9个月后爆管。因此，对T/P91的研究主要集中在优化焊接工艺，探寻工艺控制接头性能机理，创新工艺核心技术，改善和提高焊接接头冲击韧性、焊接脆性、焊后热处理和焊接热影响区的性能，提高锅炉及管道使用寿命为企业节能创效提供技术支持。锅炉管道运行达不到标准要求的时间，提前发生爆管等安全事故，目前可遵循的焊接工艺范围较大。焊接工艺参数与热参数匹配不合适，通过工艺实验，选择较佳工艺，为技术工人的培训提供技术参数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、焊前准备：
a、封底层：采用钨极惰性气体双面保护焊进行封底焊接，焊接材料为MTS3焊丝，焊丝规格为φ2.4mm；
b、填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ2.5mm；
c、盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ3.2mm；
d、开坡口：用车床和镗铣床对钢管开V型坡口，坡口角度为55°-65°，钝边为1.2mm-1.5mm；
B、焊前预热：对母材采用电加热方式进行预热，预热速度为100℃/h-150℃/h，预热温度为150-200℃，达到预热温度后恒温120min-150min；
C、控制层间温度：采用采用电加热方式进行升温，采用红外线测温仪进行测温，控制焊接温度在200℃-300℃，之后进行焊接；
D、焊接：包括以下步骤：
a、封底层焊接：采用钨极惰性气体保护焊以42mm/min-57mm/min的焊接速度和9-11L/min的进气速度进行焊接，焊接电流90-110A，焊接电压10-16V，热输入量1.3-1.7KJ/mm；
b、填充层焊接：采用手工电弧焊以50mm/min-60mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流70-90A，焊接电压18-20V，热输入量1.5-1.8KJ/mm；
c、盖面层焊接：采用手工电弧焊以70-80mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流115-125A，焊接电压18-20V，热输入量1.3-2.0KJ/mm；
E、焊后热处理：将焊接件先降温，后升温，再恒温，再降温的方式进行热处理。
优选的，步骤E中热处理方法包括以下步骤：
A、将焊接件以100℃/h-150℃/h的速度进行缓慢冷却，直至温度降至100℃-120℃后恒温1h；
B、再将焊接件通过电加热的方式进行加热，以100℃/h-150℃/h的速度进行升温，升至750℃-770℃后恒温4h；
C、再将焊接件以100℃/h-150℃/h的速度进行缓慢冷却至300℃，之后自然冷却至常温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的主蒸汽管道-P91焊接工艺焊缝均匀美观，成型良好，能够改善和提高焊接接头冲击韧性、焊接脆性、焊后热处理和焊接热影响区的性能，提高锅炉及管道使用寿命。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，包括以下步骤：
A、焊前准备：
a、封底层：采用钨极惰性气体保护焊进行封底焊接，焊接材料为MTS3焊丝，焊丝规格为φ2.4mm；
b、填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ2.5mm；
c、盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ3.2mm；
d、开坡口：用车床和镗铣床对钢管开V型坡口，坡口角度为55°，钝边为1.2mm；
B、焊前预热：对母材采用电加热方式进行预热，预热速度为80℃/h，预热温度为150，达到预热温度后恒温120min；
C、控制层间温度：采用采用电加热方式进行升温，采用红外线测温仪进行测温，控制焊接温度在200℃，之后进行焊接；
D、焊接：包括以下步骤：
a、封底层焊接：采用钨极惰性气体保护焊以42mm/min的焊接速度和
9L/min的进气速度进行焊接，焊接电流90A，焊接电压10V，热输入量1.3KJ/mm；
b、填充层焊接：采用手工电弧焊以50mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流70A，焊接电压18V，热输入量1.5KJ/mm；
c、盖面层焊接：采用手工电弧焊以70mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流115A，焊接电压18V，热输入量1.3KJ/mm；
E、焊后热处理：将焊接件先降温，后升温，再恒温，再降温的方式进行热处理。
本实施例中，步骤E中热处理方法包括以下步骤：
A、将焊接件以90℃/h的速度进行缓慢冷却，直至温度降至100℃后恒温1h；
B、再将焊接件通过电加热的方式进行加热，以90℃/h的速度进行升温，升至750℃后恒温4h；
C、再将焊接件以90℃/h的速度进行缓慢冷却至300℃，之后自然冷却至常温。
实施例二：
一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，包括以下步骤：
A、焊前准备：
a、封底层：采用钨极惰性气体保护焊进行封底焊接，焊接材料为MTS3焊丝，焊丝规格为φ2.4mm；
b、填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ2.5mm；
c、盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ3.2mm；
d、开坡口：用车床和镗铣床对钢管开V型坡口，坡口角度为65°，钝
边为1.5mm；
B、焊前预热：对母材采用电加热方式进行预热，预热速度为100℃/h，预热温度为200℃，达到预热温度后恒温150min；
C、控制层间温度：采用采用电加热方式进行升温，采用红外线测温仪进行测温，控制焊接温度在300℃，之后进行焊接；
D、焊接：包括以下步骤：
a、封底层焊接：采用钨极惰性气体保护焊以57mm/min的焊接速度和11L/min的进气速度进行焊接，焊接电流110A，焊接电压16V，热输入量1.7KJ/mm；
b、填充层焊接：采用手工电弧焊以60mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流90A，焊接电压20V，热输入量1.8KJ/mm；
c、盖面层焊接：采用手工电弧焊以80mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流125A，焊接电压20V，热输入量2.0KJ/mm；
E、焊后热处理：将焊接件先降温，后升温，再恒温，再降温的方式进行热处理。
本实施例中，步骤E中热处理方法包括以下步骤：
A、将焊接件以100℃/h的速度进行缓慢冷却，直至温度降至120℃后恒温1h；
B、再将焊接件通过电加热的方式进行加热，以100℃/h的速度进行升温，升至770℃后恒温4h；
C、再将焊接件以100℃/h的速度进行缓慢冷却至300℃，之后自然冷却至常温。
实施例三：
一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，包括以下步骤：
A、焊前准备：
a、封底层：采用钨极惰性气体保护焊进行封底焊接，焊接材料为MTS3焊丝，焊丝规格为φ2.4mm；
b、填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ2.5mm；
c、盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ3.2mm；
d、开坡口：用车床和镗铣床对钢管开V型坡口，坡口角度为58°，钝边为1.3mm；
B、焊前预热：对母材采用电加热方式进行预热，预热速度为85℃/h，预热温度为180℃，达到预热温度后恒温130min；
C、控制层间温度：采用采用电加热方式进行升温，采用红外线测温仪进行测温，控制焊接温度在240℃，之后进行焊接；
D、焊接：包括以下步骤：
a、封底层焊接：采用钨极惰性气体保护焊以50mm/min的焊接速度和9L/min的进气速度进行焊接，焊接电流95A，焊接电压12V，热输入量1.4KJ/mm；
b、填充层焊接：采用手工电弧焊以54mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流75A，焊接电压18V，热输入量1.6KJ/mm；
c、盖面层焊接：采用手工电弧焊以74mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流122A，焊接电压18V，热输入量1.5KJ/mm；
E、焊后热处理：将焊接件先降温，后升温，再恒温，再降温的方式进行热处理。
本实施例中，步骤E中热处理方法包括以下步骤：
A、将焊接件以95℃/h的速度进行缓慢冷却，直至温度降至105℃后恒温1h；
B、再将焊接件通过电加热的方式进行加热，以95℃/h的速度进行升温，升至750℃-770℃后恒温4h；
C、再将焊接件以95℃/h的速度进行缓慢冷却至300℃，之后自然冷却至常温。
实施例四：
一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，包括以下步骤：
A、焊前准备：
a、封底层：采用钨极惰性气体保护焊进行封底焊接，焊接材料为MTS3焊丝，焊丝规格为φ2.4mm；
b、填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ2.5mm；
c、盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ3.2mm；
d、开坡口：用车床和镗铣床对钢管开V型坡口，坡口角度为60°，钝边为1.2mm-1.5mm；
B、焊前预热：对母材采用电加热方式进行预热，预热速度为90℃/h，预热温度为180℃，达到预热温度后恒温135min；
C、控制层间温度：采用采用电加热方式进行升温，采用红外线测温仪进行测温，控制焊接温度在250℃，之后进行焊接；
D、焊接：包括以下步骤：
a、封底层焊接：采用钨极惰性气体保护焊以50mm/min的焊接速度和10L/min的进气速度进行焊接，焊接电流100A，焊接电压13V，热输入量1.5KJ/mm；
b、填充层焊接：采用手工电弧焊以55mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流80A，焊接电压19V，热输入量1.7KJ/mm；
c、盖面层焊接：采用手工电弧焊以75mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流120A，焊接电压19V，热输入量1.5KJ/mm；
E、焊后热处理：将焊接件先降温，后升温，再恒温，再降温的方式进行热处理。
本实施例中，步骤E中热处理方法包括以下步骤：
A、将焊接件以100℃/h的速度进行缓慢冷却，直至温度降至110℃后恒温1h；
B、再将焊接件通过电加热的方式进行加热，以95℃/h的速度进行升温，升至760℃后恒温4h；
C、再将焊接件以95℃/h的速度进行缓慢冷却至300℃，之后自然冷却至常温。
实验例：
将待焊接试验试件分三组，每组6个试件，每个试件采取本发明各实施例中不同的焊接方法、预热温度、焊接参数、热处理工艺及焊接操作人员，焊接后测定焊缝硬度、热影响区硬度和母材硬度，测得数据如下表：
本发明的主蒸汽管道焊接工艺焊缝均匀美观，成型良好，能够改善和提高焊接接头冲击韧性、焊接脆性、焊后热处理和焊接热影响区的性能，提高
锅炉及管道使用寿命。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、焊前准备：
a、封底层：采用钨极惰性气体保护焊进行封底焊接，焊接材料为MTS3焊丝，焊丝规格为φ2.4mm；
b、填充层：采用手工电弧焊进行填充层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ2.5mm；
c、盖面层：采用手工电弧焊进行盖面层焊接，焊接材料为Chromo T91焊条，焊条规格为φ3.2mm；
d、开坡口：用车床和镗铣床对钢管开V型坡口，坡口角度为55°-65°，钝边为1.2mm-1.5mm；
e、背面充氩气保护，防止背面焊缝的氧化；
B、焊前预热：对母材采用电加热方式进行预热，预热速度为100℃/h-150℃/h，预热温度为150-200℃，达到预热温度后恒温120min-150min；
C、控制层间温度：采用采用电加热方式进行升温，采用红外线测温仪进行测温，控制焊接温度在200℃-300℃，之后进行焊接；
D、焊接：包括以下步骤：
a、封底层焊接：采用钨极惰性气体保护焊以42mm/min-57mm/min的焊接速度和9-11L/min的气体流量进行焊接，焊接电流90-110A，焊接电压10-16V，热输入量1.3-1.7KJ/mm；
b、填充层焊接：采用手工电弧焊以50mm/min-60mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流70-90A，焊接电压18-20V，热输入量1.5-1.8KJ/mm；
c、盖面层焊接：采用手工电弧焊以70-80mm/min的焊接速度进行焊接，焊接电流115-125A，焊接电压18-20V，热输入量1.3-2.0KJ/mm；
E、焊后热处理：将焊接件先降温，后升温，再恒温，再降温的方式进行热处理。
2.根据权利要求1所述的一种350MW机组主蒸汽管道-P91焊接工艺，其特征在于：所述步骤E中热处理方法包括以下步骤：
A、将焊接件以100℃/h-150℃/h的速度进行缓慢冷却，直至温度降至100℃-120℃后恒温1h；
B、再将焊接件通过电加热的方式进行加热，以100℃/h-150℃/h的速度进行升温，升至750℃-770℃后恒温4h；
C、再将焊接件以100℃/h-150℃/h的速度进行缓慢冷却至300℃，之后自然冷却至常温。
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