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P92钢厚壁管根部未焊透和层间 未融合的防止

发布者:重庆鼎星渗氮表面处理有限公司 发布时间:2017/11/8 10:28:02 阅读:次 【字体:

   P92钢厚壁管根部未焊透和层间 未融合的防止

  由于P92钢具有良好的高温性能,近年来在我国的火电建设中得到了广泛的应用。本文介绍P92管材的基本特征、焊接工艺,并阐述了在P92钢厚壁管的焊接过程中如何防止根部未融合和层间未焊透现象。

  1、P92钢的焊接性简述

  P92钢的标准化学成分和机械性能列入表1和表2。欧洲开发的新型马氏体耐热钢—E911钢属于T/P92钢。日本开发的新型马氏体耐热钢—NF616钢属于P92钢,已列入ASTM/ASME A335 P92标准。

  表1 P92钢的化学成分

  CSiMnCrNiMoVWNbNB

  T/P92下限0.07-0.308.5-0.300.151.50.040.030.001

  T/P92上限0.130.50.309.50.40.300.252.00.090.070.006

  表2 P92钢的机械性能

  钢 材屈服强度抗拉强度延伸率ASME标准EN标准

  MPaMPa%Akv(J)Akv(J)

  T/P92450620202741

  P92钢是在P91钢的基础上加入了1.7%的钨(W),同时钼(Mo)含量降低至0.5%,用钒、铌元素合金化并控制硼和氮元素含量的高合金铁素体耐热钢,通过加入W元素,显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度。

  在焊接方面,除了有相应的焊接材料,并由于W是铁素体形成元素,焊缝的冲击韧性有所下降外,其余对预热、层间温度、焊接线能量,待马氏体完全转变后随即进行焊后热处理以及热处理温度、恒温时间的要求都是比较相近的。

  P92钢中有关C、S、P等元素含量低、纯净度较高,且具有高的韧性,焊接冷裂纹倾向大大降低,但由于其钢种的特殊性,仍存在一定的冷裂纹倾向,所以焊接时必须采取一些必要的预防措施。

  P92钢中添加W元素,促进了δ铁素体的形成,使冲击韧性比P91有所降低,所以焊缝的冲击韧性与其母材、HAZ和熔合线的韧性相比,也存在明显降低的问题。

  2、P92钢厚壁管的应用

  P92钢具有比P91钢优良的常温及高温力学性能。通过加入W元素,显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度, P91钢的工作温度为593℃,而P92钢的工作温度可高达630℃。

  P92钢中碳的含量保持在一个较低的水平是为了保证最佳的加工性能,高温蠕变断裂强度非常高,抗腐蚀性能好,提高了耐热钢的工作温度,减少了钢材的厚度,降低了钢材的消耗量,降低了管道热应力。

  P92钢可用于替代电厂锅炉的过热器和再热器的不锈钢(不锈钢焊接有严重的晶间腐蚀及与铁素体、珠光体钢等异种钢的焊接问题),P92钢厚壁管主要用于极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道(主蒸汽和再热蒸汽管道),其热传导和膨胀系数也远优于奥氏体不锈钢。

  3、P92钢厚壁管的焊接工艺

  本文以华能井冈山电厂4#机组主蒸汽管道为例来说明焊接工艺。其规格为φ469.6×87。

  3.1焊接方法:

  氩弧焊打底、焊条电弧焊填充及盖面的组合焊接方法。

  3.2焊材选用:

  焊丝、焊条均选用德国德国蒂森伯乐产,牌号及规格分别为MTS616 φ2.4、MTS616 φ3.2。

  3.3接头形式:

  焊接位置:5G;

  坡口形式:双V型;

  坡口角度:α:30~40°, β:8~12°;

  钝边厚度P :0.5~1.0mm;

  对口间隙b: 3.0~4.0mm。

  3.4焊接工艺参数如下表3:

  表3:水平固定焊接工艺参数

  焊接层数焊

  接

  方

  法焊条(丝)电流范围电压

  (V)速度

  (mm/

  min)氩气流量

  (l/min)

  牌号直径极性电流(A)正面背面

  1WsMTS616Φ2.4直正90~13010~1450~808~1010~20

  2WsMTS616Φ2.4直正90~13010~1450~808~1010~20

  3~28DsMTS616Φ3.2直反110~13020~2490-160————

  29DsMTS616Φ3.2直反110~13020~24140-220————

  3.5其它要求:

  1坡口表面及附近母材(内、外壁)15~20mm范围内的油、垢、锈等清理干净,打磨直至发出金属光泽。对口装配前应经PT检查,被焊接部位及其边缘20mm范围内有无不允许缺陷(裂纹、重皮等),确认无缺陷后方可组装。

  2管口端面应与管道中心线垂直,其偏斜度不得超过1mm;对口错口值不得超过管件壁的10%,且不大于1mm。

  3坡口打磨及对口尺寸不符合要求时不得进行点固焊。

  4背面充氩保护时应确保充氩效果,防止根层氧化。

  5严格控制层间温度200~250℃,并有相应的记录曲线,焊后及时进行热处理。

  6每焊完一层应进行仔细检查及层间清理。

  4、根部未焊透的防止

  4.1未焊透的概念

  氩弧焊打底根部容易产生未焊透现象,就是焊接接头的根部未完全熔透的现象,未焊透属于一种面状缺陷,通常都视为裂纹类缺陷,未焊透的存在会导致焊缝的有效截面减少,从而降低焊缝的强度。

  在应力主作用下很容易扩展形成裂纹导致构件破坏。若是连续性未焊透,更是一种极其危险的缺陷。所以焊缝中的未焊透是一种不允许存在的缺陷。

  4.2产生因素

  经过笔者长期实践经验的积累发现产生未焊透缺陷的主要因素有:①焊接规范选择不当,如电流太小,电弧过短或过长,焊接速度过快、金属未完全熔化;

  ②坡口角度太小、钝边过厚、对口时间隙太小导致熔深减小;

  ③焊接过程中,焊条和焊枪的角度不当导致电弧偏析或清根不彻底等。

  4.3 防止措施

  1正确确定坡口形式和装配间隙,认真清除坡口两侧的油污杂质;

  2合理选择焊接电流,焊接角度要正确,运条速度要根据焊接电流的大小、焊体的厚度以及焊接位置进行选择;

  3不应移动过快,随时注意不断地调整焊接角度;

  4对于要求全焊透的焊缝,如果是有未焊透时,在条件允许的情况下可以将反面熔渣和焊瘤清理后进行加焊处理;达到单面焊双面成形的效果。

  5、层间未融合的防止

  5.1未融合的概念

  在电弧焊焊接过程中容易产生未融合现象,未熔合缺陷大都是以面状存在于焊缝中,通常也被视为裂纹类型的缺陷。

  其实质就是一种虚焊现象,从而导致焊缝的有效截面积减少,在交变应力高度集中的情况下致使焊缝的强度降低,塑性下降,最终造成焊缝开裂。在焊缝中是不允许存在未熔合缺陷的。

  未熔合缺陷一般产生于焊件坡口的熔合线处以及焊缝隙层间、焊缝隙的根部。在焊接时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未完全熔化成一体,在点焊时母材与母材未完全熔合成一体而形成虚焊部位。

  5.2 产生原因

  ①焊接规范选择不当,电流过小,焊接速度太快,焊接电流的强度不够,产生的热能量太小,致使母材坡口或先焊的金属未能完全熔化。

  ②电流过大,焊条过于发红而快速先熔化,在母材边缘还没有达到熔化温度的情况下就覆盖过去,同时焊条散热太快而导致母材的开始端未熔化。

  ③焊接时操作不当,焊条偏向某一边而另一边尚未熔化就被已熔化的金属掩盖过去形成虚焊现象。

  ④坡口制备不良,坡处太潮湿。熔池氧化太快,焊条生锈或有油污而进行施焊等。

  5.3防止措施

  1焊前对坡口周围进行认真清理,去除锈蚀和油污;

  2正确选择焊接规范,焊接的电流不宜太小,焊接速度不能太快;在正常施焊过程中焊接电流也不宜过大,否则焊条过于发红而快速熔化,这样就会在母材的边缘未达到熔化温度的情况下焊条的熔化金属已覆盖而造成未熔合;

  3对于散热过快的焊件可以采取焊前预热或在焊接过程中同时用火焰加热施焊;

  4焊接操作要正确,避免产生磁偏吹,如遇焊件带磁时应先进行退磁。

  6、结论

  通过采取以上措施,在焊接过程中有

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