SA335—P91鋼管道安裝中焊接熱處理質量控制

摘 要：隨著近年來電力工業的迅速發展，各種高參數、大容量的節能環保機組的不斷涌現，對所涉及到的鋼材料焊接可靠性提出了更高的要求。本文對SA335 - P91鋼管道的焊接熱處理進行分析，探討其質量控制措施。

關鍵詞：可靠性;SA335 - P91;質量控制

P91型新型熱強鋼最早于20世紀90年代在我國得到了運用，近年來SA335 - P91鋼管道安裝焊接熱處理過程中遇到了一些問題，在焊接技術人員的努力下，部分問題已經得到了解決。焊接作為保證火電建設質量各發電設備安全有效運行的重要基礎，對我國電力發展目標的實現有著重要的意義。

1 SA335 - P91鋼的化學成分分析

根據國際焊接學會所推薦的碳當量計算公式，可推算出SA335 - P91鋼在很定程度上具有淬硬傾向，在另一方面說明了SA335 - P91鋼材料的焊接性能較差。與此同時，在焊接時的高溫空冷作用下，SA335 - P91鋼極為容易產生淬硬的馬氏體組織，由于其所產生的馬氏體組織具有導熱性差的特點，致使焊接應力不能充分釋放，焊縫之間的殘留應力較大，容易產生焊接裂紋。

SA335 - P91鋼的化學成分如表1所示：

2 SA335 - P91鋼焊接要求

首先，在進行SA335 - P91鋼管道安裝施工時，應采用單方向施工的方法，即指在焊接過程中保持管道一端為自由端，避免出現管道系統應力過大的狀況，防止由此帶來的焊接裂紋。

其次，在焊接熱處理時，應保持良好的焊接環境，采取有效的防風防雨措施，同時嚴格禁止在雨天、霧天及其他不良天氣條件下進行焊接熱處理工作，從而盡可能的防止冷裂紋的產生，達到提高焊接質量的目的。

第三，在對于SA335 - P91鋼管道進行焊接熱處理時，在施工現場應配備一路備用電源，避免由于非正常斷電導致的焊接熱處理工作中斷，從而確保焊接熱處理工作的連續性。

第四，SA335 - P91鋼焊接熱處理的最低溫度應保持在5°以上，同時禁止在管道口任意引弧，并確保充氬裝置具有良好的密封性，便于取出和安裝。

3 SA335 - P91鋼焊接熱處理工藝溫度控制要點

作為一種具有良好高溫持久強度以及穩定和高溫抗蠕變能力等綜合性能的新型馬氏體耐熱鋼，SA335 - P91憑借在制造過中的精細處理工藝和加工等級，使之成為了綜合性能較強的材料。而由于火電站焊接作業大多是在施工現場進行，要確保焊接后的P91鋼的優良性能得到延續，是有一定的難度的，所以必須創造出有利于SA335 - P91鋼焊接的條件，并經過嚴格的程序設置和工藝參數，對焊接工作檢驗力度和措施進行加強，從而確保焊接熱處理工作的優質性。所以就需要對其力學性能有所了解，SA335 - P91鋼的常溫力學性能如表2：

3.1 焊前預熱溫度

P91鋼在進行手工鎢極氬弧焊時溫度在100—150℃，焊條電弧焊時在200—300℃時可以有效的防止冷裂縫的產生。作為預防冷裂紋的最有效措施之一，焊前預熱在達到減少焊接應力的同時，還能有效減緩焊接過后的冷卻速度，使焊接縫中的擴散氫能有較長的時間逸出，有效的減少可能存在的氫至裂紋。同時，通過對焊接縫及淬硬程度的減少，提升了焊接接頭的抗裂性能。

3.2 焊接層溫度

手工鎢極氬弧焊時溫度在100—150℃，焊條電弧焊時在200—300℃，在確保SA335 - P91鋼的綜合力學性能的同時，有效的避免了過熱組織的出現。所以，對于層間溫度的控制，應從細化晶粒、提高韌性等多個方面綜合考慮。

3.3 焊接接頭及回火處理

在進行SA335 - P91鋼焊后熱處理之前，應確保將焊接接頭的溫度降至100—150℃，使焊縫能夠完全實現馬氏體的轉變，同時在熱處理過程中，還應注意對焊接接頭內外壁溫度差的控制。同時，保證回火的完全性，通過高溫回火使焊縫具備與母材相近的性能。

3.4 打底

采用兩層 TIG打底，通過減少熱輸入，可有效地降低根部焊縫氧化程度，保證打底質量。

3.5 收弧

操作上應特別注意收弧質量，收弧時先將焊接電流衰減下來，填滿弧坑后移向坡口邊沿收弧，以防產生弧坑裂紋。

4 材料控制及質量驗收

熱處理工作作為一項較為特殊的處理過程，要有具備一定資質的人員對其進行連續性的監督和控制，以下主要對焊接熱處理過程中的材料控制及質量驗收進行分析：

4.1 材料控制

在材料性質上，可以將焊接熱處理材料劃分為主材料和輔材料。主材料主要是在加熱過程中確保加熱順利所消耗的材料，如電纜電線、保溫材料、遠紅外加熱器等。輔助材料則是指鐵絲、絕緣膠帶等輔助主材共同進行熱處理工作所需消耗的材料。對于以上熱處理中所用到的消耗材料，應對其進行嚴格的入廠檢驗，確保其質量符合標準要求，并進行入庫管理。

4.2 檢驗與驗收

首先，確保熱處理溫度記錄曲線的記錄按施工處理程序進行，并由主管熱處理的技術人員進行監督和指導。

其次，當焊接接頭熱處理過后，應對其進行100%硬度測試，對其焊接縫區域以及熱影響區硬度平均值進行測定，每個測定部位最少應選取三個點，從而確保測定結果的科學性。

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作者簡介：侯亞博（1984—），男，陜西周至人，助理工程師，研究方向：電建焊接熱處理。