P92鋼焊接接頭多次熱處理性能試驗研究

楊文佳 樊繼理

摘 要：本文通過分析SA335P92鋼焊接接頭分別進行1-6次焊后熱處理后其拉伸性能、沖擊性能、硬度和金相組織等理化性能，找出了多次熱處理后焊接接頭力學(xué)性能的變化規(guī)律。試驗證明焊接接頭進行多次熱處理后，焊縫的力學(xué)性能較之母材下降更快，接頭熱處理次數(shù)最佳應(yīng)控制在3次以內(nèi)，即返修不超過2次。

關(guān)鍵詞：多次熱處理;力學(xué)性能;金相組織

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.014

1 引言

目前我國600MW及以上超（超）臨界機組中，主蒸汽管道和高溫再熱蒸汽管道等高溫高壓部件都普遍采用了SA335P92鋼。SA335P92鋼是在SA335P91的基礎(chǔ)上，降低了0.5%Mo，增加了1.8-2.0%W，并添加微量B的高強韌性鐵素體耐熱鋼，具有優(yōu)良的高溫強度和蠕變性能，良好的抗高溫腐蝕性和抗氧化性，較小的熱膨脹系數(shù)及良好的導(dǎo)熱性和抗熱疲勞性。

對SA335P92鋼焊接接頭，我公司管道預(yù)制均采用整體進爐熱處理方式進行焊后熱處理。當(dāng)出現(xiàn)挖補返修或增加焊接附件后，同一焊口返修區(qū)域以外位置或者同一管段其他焊縫，不可避免將進行再次熱處理。而現(xiàn)行電力行業(yè)標準中，未對熱處理次數(shù)進行明確規(guī)定，多次熱處理會對焊接接頭性能造成怎樣的影響，這方面的內(nèi)容也未見有說明。為更好地保證焊縫質(zhì)量，找出多次熱處理后焊接接頭力學(xué)性能的變化規(guī)律，本文對焊縫熱處理次數(shù)進行了試驗研究。

2 試驗材料及試驗方法

2.1 試驗材料

試驗用母材為進口SA335P92鋼管道，規(guī)格為ID614×34。焊材選用國內(nèi)普遍采用的Thermanit MTS616。試件焊接制備和無損檢測管材加工雙V型坡口，焊接方法采用手工鎢極氬弧焊打底+焊條電弧焊填充+埋弧自動焊填充蓋面。嚴格按照DL/T 869《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》和經(jīng)過評定的P92鋼焊接工藝要求進行預(yù)熱、焊接和后熱工作。完成后經(jīng)射線檢測，焊縫一次合格。

2.2 試件分片及熱處理

將該焊接試件進爐進行第一次回火熱處理，之后將其鋸切割為6片試塊。取其中1片試塊作為第一次熱處理的試件，編號為S001，進行理化試驗;其余5片繼續(xù)進行第二次熱處理，之后取第二片試塊，編號為S002，進行理化試驗;此后每進行一次熱處理，即取1片進行理化試驗，直至完成。按熱處理次數(shù)將試件編號為S001-S006。熱處理規(guī)范如下：保溫溫度：750-770℃;保溫時間：6-7h;升降溫速度：≤140℃/h。

2.3 理化試驗

編號為S001～S006的6片試塊，分別代表進行了1～6次熱處理后的試件。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 拉伸試驗

從表1拉伸強度的數(shù)值可知，隨著熱處理次數(shù)的增加，焊接接頭拉伸強度值呈下降趨勢，但降低幅度不大，且均大于標準要求。但從斷裂位置的變化可以得出，在第4次熱處理前，焊縫強度高于母材，第4次熱處理后焊縫強度開始低于母材，可見，在多次熱處理后，焊縫強度降低的速度大于母材強度降低速度。從焊縫強度應(yīng)高于母材強度的角度出差，熱處理次數(shù)不宜超過3次，即返修次數(shù)不宜超過2次。文獻[3]中論述，“多次焊接修復(fù)會導(dǎo)致P92鋼焊接接頭高溫蠕變性能明顯低于正常熱處理接頭，因此P92鋼主蒸汽管道焊接接頭返修需謹慎處理，必須返修時次數(shù)不應(yīng)超過2次”，該結(jié)論與本文得出結(jié)果相同。

3.2 沖擊試驗圖略

從沖擊值數(shù)據(jù)可知，沖擊值隨著熱處理的增加而增加，表明熱處理次數(shù)可改善焊接接頭的沖擊韌性。

3.3 硬度試驗

從上表可知，硬度值隨熱處理次數(shù)的增加而減小，焊縫硬度的降低要比母材快，在第4次熱處理后基本持平，第5、6次后逐漸低于母材，但未低于母材的90%。

4 試驗結(jié)論

（1）按現(xiàn)行SA335P92熱處理規(guī)范對焊接接頭進行多次焊后熱處理，消除了內(nèi)應(yīng)力，焊接接頭抗拉強度降低、沖擊韌性提高、硬度值逐步降低;

（2）試件進行4次熱處理后，焊接接頭中焊縫抗拉強度、硬度均開始低于母材，證明焊縫強度和硬度的下降速度高于母材;

（3）多次回火使金相組織更加均勻細小，馬氏體板條界變得模糊，發(fā)生多邊化，位錯明顯降低，密度下降，碳化物析出更多，組織為正常的回火馬氏體組織;

（4）對SA335P92鋼焊接接頭進行多次熱處理對改善焊接接頭的綜合性能是有利的，但從焊縫強度應(yīng)高于母材的要求出發(fā)，應(yīng)控制次數(shù)，按本試驗分析，最佳控制在3次以內(nèi)，即返修次數(shù)不超過2次。

參考文獻：

[1]DL/T869-2012火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程[S].

[2]毛敏，徐在林，張燕飛等.超（超）臨界機組P92鋼焊接質(zhì)量控制[C].超超臨界機組新型國產(chǎn)化研討會報告文集，2009：267-274.

[3]梁軍.P92鋼焊接工藝技術(shù)應(yīng)用研究，[C].第九屆電站金屬材料學(xué)術(shù)年論文集，2011：245-246.