P91鋼焊接熱處理工藝研究

劉雙奎

摘 要：P91鋼屬于馬氏體耐熱鋼，與其它鋼種相比具有很大的優(yōu)越性，但其焊接性能較差，自P91鋼被使用以來，各個(gè)國(guó)家對(duì)這種材料的焊接工藝都比較重視，都做了大量的工藝評(píng)定，經(jīng)過不斷的摸索、試驗(yàn)、使用，我們國(guó)內(nèi)P91焊接熱處理工藝參數(shù)已經(jīng)逐漸趨于統(tǒng)一，并在國(guó)內(nèi)廣泛推廣使用。然而在印度某火電廠2×600MW機(jī)組焊接工藝制定過程中，業(yè)主、監(jiān)理以及分包商與我們產(chǎn)生了分歧，焊接工藝存在較大差異，部分內(nèi)容甚至與國(guó)內(nèi)規(guī)程要求不一致。為滿足業(yè)主對(duì)工藝提出的要求，我們組織人員對(duì)P91工藝進(jìn)行再分析研究，以找出更加合理的焊接工藝，滿足各方需求，保證焊接工作的正常推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：P91鋼 熱處理工藝 差異

中圖分類號(hào)：TG45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 過程討論

主蒸汽管道P91鋼管焊接作為重要項(xiàng)目，在制定工藝過程中，業(yè)主、監(jiān)理非常重視，組織召開P91焊接工藝討論會(huì)議，我們首先介紹了國(guó)內(nèi)已經(jīng)普遍使用使的焊接工藝，并要求分包商重新考慮并修改他們與我們工藝存在的不同之處，然而業(yè)主、監(jiān)理人員也和分包商工程師意見一致，要求焊后立即進(jìn)行消氫處理，同時(shí)也拿出一些印度公司知名制定的工藝，例如BHEL等公司，經(jīng)過我們耐心的分析，他們?nèi)匀粓?jiān)持認(rèn)為焊后立即進(jìn)行消氫處理（后熱）。而且他們要求焊后熱處理溫度定為750°，我們一般采用760°，750°是我們規(guī)程中建議溫度的下線，因熱處理設(shè)備加熱溫度有10°左右偏差，勢(shì)必?zé)崽幚磉^程中會(huì)有溫度低于這個(gè)溫度，這些改變會(huì)不會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生影響，降低焊縫性能，甚至影響管道的使用。帶著這些疑問，我們組織人員對(duì)P91焊接工藝進(jìn)行分析研究，制定出了新的工藝，并通過工藝評(píng)定對(duì)焊縫各項(xiàng)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否滿足要求。

2 制定工藝

在能夠滿足業(yè)主的要求下，工藝參數(shù)盡量少改，在不違背我們的規(guī)程，滿足消氫溫度的前提下，盡量調(diào)低消氫溫度，最終定為300°為后熱溫度，這考慮了焊接過程層間溫度設(shè)置的上限，另外熱處理溫度定為750°，我們將通過工藝評(píng)定進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過這些改變后各項(xiàng)性能是否滿足要求，為驗(yàn)證工藝是否合理可用，我們通過制作焊接試件，做工藝評(píng)定來進(jìn)行驗(yàn)證這些改變后是否影響P91鋼（焊口）的使用性能。

3 工藝評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資源情況，焊機(jī)采用奧地利Fronius焊機(jī)，熱處理機(jī)器采用美國(guó)米勒的ProHeat 35中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊口規(guī)格選用試件規(guī)格為Φ457×45，焊條采用瑞士奧林康焊材，焊工為取得IBR焊工證件施工經(jīng)驗(yàn)豐富并經(jīng)當(dāng)?shù)卣鷾?zhǔn)的焊工，我們對(duì)試件進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，方案見表1。

施焊技術(shù)：

施工焊接開始前應(yīng)檢查周圍環(huán)境，并采取防風(fēng)、防雨、防潮措施，保證良好的焊接施工環(huán)境。

焊接采用無擺動(dòng)或者擺動(dòng)焊，打底使用氬弧焊打底，打底后再用氬弧焊填充一層，隨后采用直徑2.5焊條填充一層，再改用3.15焊條進(jìn)行填充焊接，蓋面采用2.5焊條，焊接過程應(yīng)控制每根完整的焊條所焊接的焊縫長(zhǎng)度與該焊條的熔化長(zhǎng)度之比應(yīng)大于50%，且焊縫單層厚度不超過焊條直徑，擺動(dòng)范圍小于3倍焊條直徑。打底焊道或中間焊道采用機(jī)械方法清理。焊條提前烘干后放入80℃～110℃的保溫桶內(nèi)隨用隨取，焊絲在使用前應(yīng)清除銹、垢、油污。

預(yù)熱溫度控溫點(diǎn)制定為220°，采用感應(yīng)熱處理設(shè)備proheat 35，持續(xù)控溫。

氬氣純度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保護(hù)流量10～12 L/min。

層間溫度不超過250℃，消氫處理控溫點(diǎn)300℃。

熱處理工藝，恒溫溫度控溫點(diǎn)750 ℃，恒溫4 h，焊后升降溫速率控制在100 ℃/h。

低溫轉(zhuǎn)變溫度控溫點(diǎn)在90 ℃，恒溫1 h。

熱處理采用感應(yīng)加熱法，熱電偶測(cè)溫，電腦溫控儀控制，自動(dòng)記錄溫度曲線?？販厥褂脙芍粺犭娕?，并沿著圓周均勻布置，1支布置于焊縫中心，另外一只布置于距焊縫邊緣45 mm處，加熱寬度從焊縫中心算起，每側(cè)不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保溫巖棉采用40 mm，保溫寬度每側(cè)250 mm。

評(píng)定結(jié)果：

（1）焊縫表面成型良好，符合要求。（2）對(duì)焊縫進(jìn)行射線檢查，合格。（3）焊縫及熱影響區(qū)微觀金相組織為回火索氏體，符合要求。（4）對(duì)焊縫及熱影響區(qū)硬度測(cè)量，平均值分別為224（熱影響區(qū)，257（焊縫），219（熱影響區(qū)），符合規(guī)定要求。（5）按規(guī)定在室溫下對(duì)試件進(jìn)行沖擊韌性試驗(yàn)，焊縫（55.33J），母材（220.00J），熱影響區(qū)（124.66J），滿足要求。（6）按規(guī)定對(duì)制作的試件進(jìn)行180°彎曲試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，力學(xué)性能試驗(yàn)合格。經(jīng)檢驗(yàn)，焊縫的外觀，無損探傷，硬度，沖擊韌性，拉伸彎曲，微觀金相組織均符合要求。工藝評(píng)定合格，此工藝可用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作。

4 應(yīng)用

該電廠兩臺(tái)機(jī)組共計(jì)140只焊口采用此工藝進(jìn)行焊接，焊接后進(jìn)行了各種硬度檢驗(yàn)，無損檢驗(yàn)等，各項(xiàng)性能均能滿足要求。電廠如期發(fā)電運(yùn)行后，P91管子及焊口運(yùn)行良好，滿足了電廠的使用。

5 結(jié)論

經(jīng)研究制定的新熱處理工藝滿足P91焊接施工要求，可以用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作。施工過程中如果遇到焊接熱處理工藝存在異議時(shí)，需要我們認(rèn)真思考，分析研究，找出最佳方案，不斷地完善我們的焊接工藝。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文鉞.焊接冶金學(xué)（基本原理）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

摘 要：P91鋼屬于馬氏體耐熱鋼，與其它鋼種相比具有很大的優(yōu)越性，但其焊接性能較差，自P91鋼被使用以來，各個(gè)國(guó)家對(duì)這種材料的焊接工藝都比較重視，都做了大量的工藝評(píng)定，經(jīng)過不斷的摸索、試驗(yàn)、使用，我們國(guó)內(nèi)P91焊接熱處理工藝參數(shù)已經(jīng)逐漸趨于統(tǒng)一，并在國(guó)內(nèi)廣泛推廣使用。然而在印度某火電廠2×600MW機(jī)組焊接工藝制定過程中，業(yè)主、監(jiān)理以及分包商與我們產(chǎn)生了分歧，焊接工藝存在較大差異，部分內(nèi)容甚至與國(guó)內(nèi)規(guī)程要求不一致。為滿足業(yè)主對(duì)工藝提出的要求，我們組織人員對(duì)P91工藝進(jìn)行再分析研究，以找出更加合理的焊接工藝，滿足各方需求，保證焊接工作的正常推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：P91鋼 熱處理工藝 差異

中圖分類號(hào)：TG45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 過程討論

主蒸汽管道P91鋼管焊接作為重要項(xiàng)目，在制定工藝過程中，業(yè)主、監(jiān)理非常重視，組織召開P91焊接工藝討論會(huì)議，我們首先介紹了國(guó)內(nèi)已經(jīng)普遍使用使的焊接工藝，并要求分包商重新考慮并修改他們與我們工藝存在的不同之處，然而業(yè)主、監(jiān)理人員也和分包商工程師意見一致，要求焊后立即進(jìn)行消氫處理，同時(shí)也拿出一些印度公司知名制定的工藝，例如BHEL等公司，經(jīng)過我們耐心的分析，他們?nèi)匀粓?jiān)持認(rèn)為焊后立即進(jìn)行消氫處理（后熱）。而且他們要求焊后熱處理溫度定為750°，我們一般采用760°，750°是我們規(guī)程中建議溫度的下線，因熱處理設(shè)備加熱溫度有10°左右偏差，勢(shì)必?zé)崽幚磉^程中會(huì)有溫度低于這個(gè)溫度，這些改變會(huì)不會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生影響，降低焊縫性能，甚至影響管道的使用。帶著這些疑問，我們組織人員對(duì)P91焊接工藝進(jìn)行分析研究，制定出了新的工藝，并通過工藝評(píng)定對(duì)焊縫各項(xiàng)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否滿足要求。

2 制定工藝

在能夠滿足業(yè)主的要求下，工藝參數(shù)盡量少改，在不違背我們的規(guī)程，滿足消氫溫度的前提下，盡量調(diào)低消氫溫度，最終定為300°為后熱溫度，這考慮了焊接過程層間溫度設(shè)置的上限，另外熱處理溫度定為750°，我們將通過工藝評(píng)定進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過這些改變后各項(xiàng)性能是否滿足要求，為驗(yàn)證工藝是否合理可用，我們通過制作焊接試件，做工藝評(píng)定來進(jìn)行驗(yàn)證這些改變后是否影響P91鋼（焊口）的使用性能。

3 工藝評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資源情況，焊機(jī)采用奧地利Fronius焊機(jī)，熱處理機(jī)器采用美國(guó)米勒的ProHeat 35中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊口規(guī)格選用試件規(guī)格為Φ457×45，焊條采用瑞士奧林康焊材，焊工為取得IBR焊工證件施工經(jīng)驗(yàn)豐富并經(jīng)當(dāng)?shù)卣鷾?zhǔn)的焊工，我們對(duì)試件進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，方案見表1。

施焊技術(shù)：

施工焊接開始前應(yīng)檢查周圍環(huán)境，并采取防風(fēng)、防雨、防潮措施，保證良好的焊接施工環(huán)境。

焊接采用無擺動(dòng)或者擺動(dòng)焊，打底使用氬弧焊打底，打底后再用氬弧焊填充一層，隨后采用直徑2.5焊條填充一層，再改用3.15焊條進(jìn)行填充焊接，蓋面采用2.5焊條，焊接過程應(yīng)控制每根完整的焊條所焊接的焊縫長(zhǎng)度與該焊條的熔化長(zhǎng)度之比應(yīng)大于50%，且焊縫單層厚度不超過焊條直徑，擺動(dòng)范圍小于3倍焊條直徑。打底焊道或中間焊道采用機(jī)械方法清理。焊條提前烘干后放入80℃～110℃的保溫桶內(nèi)隨用隨取，焊絲在使用前應(yīng)清除銹、垢、油污。

預(yù)熱溫度控溫點(diǎn)制定為220°，采用感應(yīng)熱處理設(shè)備proheat 35，持續(xù)控溫。

氬氣純度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保護(hù)流量10～12 L/min。

層間溫度不超過250℃，消氫處理控溫點(diǎn)300℃。

熱處理工藝，恒溫溫度控溫點(diǎn)750 ℃，恒溫4 h，焊后升降溫速率控制在100 ℃/h。

低溫轉(zhuǎn)變溫度控溫點(diǎn)在90 ℃，恒溫1 h。

熱處理采用感應(yīng)加熱法，熱電偶測(cè)溫，電腦溫控儀控制，自動(dòng)記錄溫度曲線?？販厥褂脙芍粺犭娕?，并沿著圓周均勻布置，1支布置于焊縫中心，另外一只布置于距焊縫邊緣45 mm處，加熱寬度從焊縫中心算起，每側(cè)不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保溫巖棉采用40 mm，保溫寬度每側(cè)250 mm。

評(píng)定結(jié)果：

（1）焊縫表面成型良好，符合要求。（2）對(duì)焊縫進(jìn)行射線檢查，合格。（3）焊縫及熱影響區(qū)微觀金相組織為回火索氏體，符合要求。（4）對(duì)焊縫及熱影響區(qū)硬度測(cè)量，平均值分別為224（熱影響區(qū)，257（焊縫），219（熱影響區(qū)），符合規(guī)定要求。（5）按規(guī)定在室溫下對(duì)試件進(jìn)行沖擊韌性試驗(yàn)，焊縫（55.33J），母材（220.00J），熱影響區(qū)（124.66J），滿足要求。（6）按規(guī)定對(duì)制作的試件進(jìn)行180°彎曲試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，力學(xué)性能試驗(yàn)合格。經(jīng)檢驗(yàn)，焊縫的外觀，無損探傷，硬度，沖擊韌性，拉伸彎曲，微觀金相組織均符合要求。工藝評(píng)定合格，此工藝可用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作。

4 應(yīng)用

該電廠兩臺(tái)機(jī)組共計(jì)140只焊口采用此工藝進(jìn)行焊接，焊接后進(jìn)行了各種硬度檢驗(yàn)，無損檢驗(yàn)等，各項(xiàng)性能均能滿足要求。電廠如期發(fā)電運(yùn)行后，P91管子及焊口運(yùn)行良好，滿足了電廠的使用。

5 結(jié)論

經(jīng)研究制定的新熱處理工藝滿足P91焊接施工要求，可以用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作。施工過程中如果遇到焊接熱處理工藝存在異議時(shí)，需要我們認(rèn)真思考，分析研究，找出最佳方案，不斷地完善我們的焊接工藝。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文鉞.焊接冶金學(xué)（基本原理）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

摘 要：P91鋼屬于馬氏體耐熱鋼，與其它鋼種相比具有很大的優(yōu)越性，但其焊接性能較差，自P91鋼被使用以來，各個(gè)國(guó)家對(duì)這種材料的焊接工藝都比較重視，都做了大量的工藝評(píng)定，經(jīng)過不斷的摸索、試驗(yàn)、使用，我們國(guó)內(nèi)P91焊接熱處理工藝參數(shù)已經(jīng)逐漸趨于統(tǒng)一，并在國(guó)內(nèi)廣泛推廣使用。然而在印度某火電廠2×600MW機(jī)組焊接工藝制定過程中，業(yè)主、監(jiān)理以及分包商與我們產(chǎn)生了分歧，焊接工藝存在較大差異，部分內(nèi)容甚至與國(guó)內(nèi)規(guī)程要求不一致。為滿足業(yè)主對(duì)工藝提出的要求，我們組織人員對(duì)P91工藝進(jìn)行再分析研究，以找出更加合理的焊接工藝，滿足各方需求，保證焊接工作的正常推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：P91鋼 熱處理工藝 差異

中圖分類號(hào)：TG45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 過程討論

主蒸汽管道P91鋼管焊接作為重要項(xiàng)目，在制定工藝過程中，業(yè)主、監(jiān)理非常重視，組織召開P91焊接工藝討論會(huì)議，我們首先介紹了國(guó)內(nèi)已經(jīng)普遍使用使的焊接工藝，并要求分包商重新考慮并修改他們與我們工藝存在的不同之處，然而業(yè)主、監(jiān)理人員也和分包商工程師意見一致，要求焊后立即進(jìn)行消氫處理，同時(shí)也拿出一些印度公司知名制定的工藝，例如BHEL等公司，經(jīng)過我們耐心的分析，他們?nèi)匀粓?jiān)持認(rèn)為焊后立即進(jìn)行消氫處理（后熱）。而且他們要求焊后熱處理溫度定為750°，我們一般采用760°，750°是我們規(guī)程中建議溫度的下線，因熱處理設(shè)備加熱溫度有10°左右偏差，勢(shì)必?zé)崽幚磉^程中會(huì)有溫度低于這個(gè)溫度，這些改變會(huì)不會(huì)對(duì)焊縫產(chǎn)生影響，降低焊縫性能，甚至影響管道的使用。帶著這些疑問，我們組織人員對(duì)P91焊接工藝進(jìn)行分析研究，制定出了新的工藝，并通過工藝評(píng)定對(duì)焊縫各項(xiàng)性能進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否滿足要求。

2 制定工藝

在能夠滿足業(yè)主的要求下，工藝參數(shù)盡量少改，在不違背我們的規(guī)程，滿足消氫溫度的前提下，盡量調(diào)低消氫溫度，最終定為300°為后熱溫度，這考慮了焊接過程層間溫度設(shè)置的上限，另外熱處理溫度定為750°，我們將通過工藝評(píng)定進(jìn)行驗(yàn)證，經(jīng)過這些改變后各項(xiàng)性能是否滿足要求，為驗(yàn)證工藝是否合理可用，我們通過制作焊接試件，做工藝評(píng)定來進(jìn)行驗(yàn)證這些改變后是否影響P91鋼（焊口）的使用性能。

3 工藝評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資源情況，焊機(jī)采用奧地利Fronius焊機(jī)，熱處理機(jī)器采用美國(guó)米勒的ProHeat 35中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊口規(guī)格選用試件規(guī)格為Φ457×45，焊條采用瑞士奧林康焊材，焊工為取得IBR焊工證件施工經(jīng)驗(yàn)豐富并經(jīng)當(dāng)?shù)卣鷾?zhǔn)的焊工，我們對(duì)試件進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，方案見表1。

施焊技術(shù)：

施工焊接開始前應(yīng)檢查周圍環(huán)境，并采取防風(fēng)、防雨、防潮措施，保證良好的焊接施工環(huán)境。

焊接采用無擺動(dòng)或者擺動(dòng)焊，打底使用氬弧焊打底，打底后再用氬弧焊填充一層，隨后采用直徑2.5焊條填充一層，再改用3.15焊條進(jìn)行填充焊接，蓋面采用2.5焊條，焊接過程應(yīng)控制每根完整的焊條所焊接的焊縫長(zhǎng)度與該焊條的熔化長(zhǎng)度之比應(yīng)大于50%，且焊縫單層厚度不超過焊條直徑，擺動(dòng)范圍小于3倍焊條直徑。打底焊道或中間焊道采用機(jī)械方法清理。焊條提前烘干后放入80℃～110℃的保溫桶內(nèi)隨用隨取，焊絲在使用前應(yīng)清除銹、垢、油污。

預(yù)熱溫度控溫點(diǎn)制定為220°，采用感應(yīng)熱處理設(shè)備proheat 35，持續(xù)控溫。

氬氣純度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保護(hù)流量10～12 L/min。

層間溫度不超過250℃，消氫處理控溫點(diǎn)300℃。

熱處理工藝，恒溫溫度控溫點(diǎn)750 ℃，恒溫4 h，焊后升降溫速率控制在100 ℃/h。

低溫轉(zhuǎn)變溫度控溫點(diǎn)在90 ℃，恒溫1 h。

熱處理采用感應(yīng)加熱法，熱電偶測(cè)溫，電腦溫控儀控制，自動(dòng)記錄溫度曲線?？販厥褂脙芍粺犭娕?，并沿著圓周均勻布置，1支布置于焊縫中心，另外一只布置于距焊縫邊緣45 mm處，加熱寬度從焊縫中心算起，每側(cè)不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保溫巖棉采用40 mm，保溫寬度每側(cè)250 mm。

評(píng)定結(jié)果：

（1）焊縫表面成型良好，符合要求。（2）對(duì)焊縫進(jìn)行射線檢查，合格。（3）焊縫及熱影響區(qū)微觀金相組織為回火索氏體，符合要求。（4）對(duì)焊縫及熱影響區(qū)硬度測(cè)量，平均值分別為224（熱影響區(qū)，257（焊縫），219（熱影響區(qū)），符合規(guī)定要求。（5）按規(guī)定在室溫下對(duì)試件進(jìn)行沖擊韌性試驗(yàn)，焊縫（55.33J），母材（220.00J），熱影響區(qū)（124.66J），滿足要求。（6）按規(guī)定對(duì)制作的試件進(jìn)行180°彎曲試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)明顯裂紋，力學(xué)性能試驗(yàn)合格。經(jīng)檢驗(yàn)，焊縫的外觀，無損探傷，硬度，沖擊韌性，拉伸彎曲，微觀金相組織均符合要求。工藝評(píng)定合格，此工藝可用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作。

4 應(yīng)用

該電廠兩臺(tái)機(jī)組共計(jì)140只焊口采用此工藝進(jìn)行焊接，焊接后進(jìn)行了各種硬度檢驗(yàn)，無損檢驗(yàn)等，各項(xiàng)性能均能滿足要求。電廠如期發(fā)電運(yùn)行后，P91管子及焊口運(yùn)行良好，滿足了電廠的使用。

5 結(jié)論

經(jīng)研究制定的新熱處理工藝滿足P91焊接施工要求，可以用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作。施工過程中如果遇到焊接熱處理工藝存在異議時(shí)，需要我們認(rèn)真思考，分析研究，找出最佳方案，不斷地完善我們的焊接工藝。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文鉞.焊接冶金學(xué)（基本原理）[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.