CN108340052A - P91耐热钢的组合焊接工艺 - Google Patents

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秦龙
赵克龙
方美琴
徐子华
徐兴川
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Abstract

本发明公开了一种P91耐热钢的组合焊接工艺，在焊接中厚壁P91管对接焊缝时，采用ER90S‑B9焊丝进行背面充氩，氩弧焊封底焊接技术，填充与盖面层、道间的焊接，采用ER90S‑B9焊丝、氩+二氧化碳组成的混合气体保护焊焊接工艺。本发明的焊接工艺既保证了焊接质量，同时，在中厚壁大管对接焊中，填充层、道间的清渣工作也变的容易起来，且可以连续焊接，焊接接头大量减少，同时，避免焊条电弧焊时，焊条夹持端的累计浪费，及因焊条长时间现场存放吸潮而导致焊缝气孔与裂纹的产生，大大提高焊接效率，降低焊接成本。

Description

P91耐热钢的组合焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺，其主要应用在超超临界火电机组材质为P91钢的中厚壁大管对接焊中，具有涉及一种P91耐热钢的组合焊接工艺。
背景技术
目前，在火电机组项目中，中厚壁P91管对接焊缝焊接时均采用ER90S-B9焊丝进行背面充氩，氩弧焊封底；E9015-B9焊条电弧焊填充与盖面的焊接工艺。这种组合焊接工艺，主要是利用氩弧焊的热源集中，保护效果好，质量容易得到保证来进行焊缝的封底，再利用操作较方便的手工焊条电弧焊来进行填充与盖面层、道间的焊接。但是采用这种焊接方法具有以下几点不足：
（1）焊条在焊前必须经过350℃的烘干，恒温1-2小时后存储在保温筒内随用随取，且使用超过四小时必须进行重新烘干，重复烘干次数一般不得超过二次,从而增加电力消耗，浪费焊接材料；
（2）焊条夹持端无法使用造成焊材的浪费；
（3）焊条电弧焊填充层、道间清渣较困难，效率低下；
（4）焊接过程中需频繁更换焊条，增加焊接接头数量，影响焊接质量与焊缝成型的美观；
（5）同一焊件，因焊条熔敷效率相对较低，要求焊工连续工作时间相对较长，增加焊工的劳动强度，同时，延长产品的制造日期，耗费大量人力、物力及电力资源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解决火电机组，材质为P91钢的中厚壁大管在对接焊中可能出现的焊接缺陷，并降低施工成本，提高焊接质量与焊接效率等，满足设备正常运行的工况条件的P91耐热钢的组合焊接工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供一种P91耐热钢的组合焊接工艺，在焊接中厚壁P91管对接焊缝时，采用ER90S-B9焊丝进行背面充氩，氩弧焊封底焊接技术，填充与盖面层、道间的焊接，采用ER90S-B9焊丝、氩+二氧化碳组成的混合气体保护焊焊接工艺，其特征在于包括如下步骤：
1）在焊前进行200℃-250℃的预热(P91钢合金含量高，该钢种焊接时有强烈的淬硬倾向，冷裂纹敏感性强，焊后冷却时，接头组织应力也增加了冷裂纹的倾向。因此，P91钢焊接时必须采取预热措施。但从接头质量来看，预热温度过高，则会在接头中引起晶界碳化物沉淀和形成铁素体，对韧性很不利，而一旦碳化物沉淀+形成铁素体组织形成后，必须进行调质处理才能得到有效解决。实践证明，在焊前进行200℃-250℃的预热，层、道间温度控制在150℃-200℃，即可有效防止焊接冷裂纹的产生)；
2）利用氩弧焊进行焊缝的封底焊接(背面充氩置换)，质量容易得到保证；
3) 再利用85%氩气、15%二氧化碳组成混合气作为焊接保护气体(试验表明，二氧化碳含量在15%-20%时，“氢”气孔可基本消除)+ER90S-B9实芯焊丝的焊接方法来进行填充与盖面层的焊接；
4）焊后空冷至80℃-100℃(此温度为此类钢的马氏体转变温度)，并保温1-2小时，待P91钢的晶相组织全部转变为马氏体后及时进行750℃-770℃恒温1.5-2小时(在此温度范围内，P91钢焊接接头的焊后热处理才能获得良好的综合性能，特别是焊缝的冲击韧度)焊后消应热处理的工艺方法。
进一步的，焊接过程中尽量采取小的焊接热输入，多层多道薄焊层焊接(当焊接线能量偏大时，会使焊缝过热，焊缝晶粒粗大，造成焊缝金属冲击韧性降低，焊缝出现脆化；同时，供货状态优良的母材性能受到焊接的高温循环，母材热影响区性能必会明显劣化，而且劣化程度也将随焊接热输入的增大而加剧。因此在焊接过程中应特别注意焊接热输入的控制，在保证焊接良好熔合的前提下，尽量减小焊接规范)。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1）气保护焊丝不需烘干与保温，节约电能；
2）气保护焊与原手工焊条电弧焊相比，没有焊条夹持端剩余焊条头，节约焊材资源，避免浪费，降低成本；
3）气保护焊没有太多焊渣，焊工清渣轻松，焊接飞溅较少，有利于流转下道工序；
4）气保护焊焊接接头数量明显减少，焊缝成型美观；
5）工作效率是手工焊条电弧焊的200%，也就是说一台直径1000mm-1200mm的管夹，焊条电弧焊需要2天-2.5天才能焊接完成，采用本焊接工艺，一般1天就可焊完。不仅减轻焊工的劳动强度，且大大缩短生产的制造周期，有效节约焊接生产的成本；
6）因气体保护焊可以连续作业，减少了焊条必须的烘干与领用次数，且因为焊接时间较短，大幅度减少保温焊接的时间及运输机械设备的投入，降低电能与机械设备的辅助。
具体实施方式
实施例1：
一种P91耐热钢的组合焊接工艺，在焊接中厚壁P91管对接焊缝时，采用ER90S-B9焊丝进行背面充氩，氩弧焊封底焊接技术，填充与盖面层、道间的焊接，采用ER90S-B9焊丝、氩+二氧化碳组成的混合气体保护焊焊接工艺，包括如下步骤：
1）在焊前进行200℃-250℃的预热(P91钢合金含量高，该钢种焊接时有强烈的淬硬倾向，冷裂纹敏感性强，焊后冷却时，接头组织应力也增加了冷裂纹的倾向。因此，P91钢焊接时必须采取预热措施。但从接头质量来看，预热温度过高，则会在接头中引起晶界碳化物沉淀和形成铁素体，对韧性很不利，而一旦碳化物沉淀+形成铁素体组织形成后，必须进行调质处理才能得到有效解决。实践证明，在焊前进行200℃-250℃的预热，层、道间温度控制在150℃-200℃，即可有效防止焊接冷裂纹的产生)；
2）利用氩弧焊进行焊缝的封底焊接(背面充氩置换)，质量容易得到保证；
3) 再利用85%氩气、15%二氧化碳组成混合气作为焊接保护气体(试验表明，二氧化碳含量在15%-20%时，“氢”气孔可基本消除)+ER90S-B9实芯焊丝的焊接方法来进行填充与盖面层的焊接；
4）焊后空冷至80℃-100℃(此温度为此类钢的马氏体转变温度)，并保温1-2小时，待P91钢的晶相组织全部转变为马氏体后及时进行750℃-770℃恒温1.5-2小时(在此温度范围内，P91钢焊接接头的焊后热处理才能获得良好的综合性能，特别是焊缝的冲击韧度)焊后消应热处理的工艺方法。
综上所述，本发明的焊接工艺既保证了焊接质量，同时，在中厚壁大管对接焊中，填充层、道间的清渣工作也变的容易起来，且可以连续焊接，焊接接头大量减少，同时，避免焊条电弧焊时，焊条夹持端的累计浪费，及因焊条长时间现场存放吸潮而导致焊缝气孔与裂纹的产生，大大提高焊接效率，降低焊接成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围。

Claims (2)

1.一种P91耐热钢的组合焊接工艺，在焊接中厚壁P91管对接焊缝时，采用ER90S-B9焊丝进行背面充氩，氩弧焊封底焊接技术，填充与盖面层、道间的焊接，采用ER90S-B9焊丝、氩+二氧化碳组成的混合气体保护焊焊接工艺，其特征在于包括如下步骤：
1）在焊前进行200℃-250℃的预热；
2）利用氩弧焊进行焊缝的封底焊接；
3)再利用85%氩气、15%二氧化碳组成混合气作为焊接保护气体+ ER90S-B9实芯焊丝的焊接方法来进行填充与盖面层的焊接；
4）焊后空冷至80℃-100℃，并保温1-2小时，待P91钢的晶相组织全部转变为马氏体后及时进行750℃-770℃恒温1.5-2小时焊后消应热处理的工艺方法。
2.根据权利要求1所示的一种P91耐热钢的组合焊接工艺，其特征在于：焊接过程中尽量采取小的焊接热输入，多层多道薄焊层焊接。
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