P92鋼大徑厚壁管道焊口質量控制

湖南火電建設公司

摘要：本文簡要介紹了P92鋼的焊接性，從加強焊接操作手法訓練、提高焊工責任心、焊接熱處理工藝控制等方面闡述了P92鋼大徑厚壁管道焊口焊接及熱處理質量控制要點，指出只有工藝、人員、設備、環境等各方面都控制到位，才能確保P92鋼焊接熱處理質量。

關鍵詞：焊接線能量；層間溫度；旁站監督

前言

P92鋼供貨狀態為正火+回火，組織為回火馬氏體，合金總含量12.253%。P92鋼持久強度高，在600℃比目前常用的P91鋼約高30%。近年來隨著火力發電工程機組運行參數不斷提高，P92鋼已成為目前超（超）臨界機組的主力鋼種，廣泛應用于超（超）臨界機組主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道及高低壓旁路管道等。但由于P92鋼合金含量高，作為大徑厚壁管道，焊接工作量大，焊接技術難度高，易產生冷裂紋和再熱裂紋傾向。如果焊接及熱處理質量得不到保證，P92鋼的優勢將不復存在，并對機組運行安全性帶來威脅。下面結合多個工程超超臨界機組P92鋼大徑厚壁管道焊接經驗，淺析P92鋼大徑厚壁管道焊口焊接及熱處理質量控制要點。

一、加強培訓教育和焊接操作手法訓練，提高焊工責任心和焊接水平

焊縫質量的好壞，很大程度上取決于焊工的責任心和技能水平，從事P92鋼大徑厚壁管道焊接的焊工必須具有較強的責任心和一定的工作經驗。工程施工前應加強對焊工的培訓教育，提高焊工責任心和焊接水平。按《焊工技術考核規程》DL/T679-1999對焊工進行考試，取得相應的合格證方可上崗。

1.強化焊工責任心

首先在觀念上要改變過去大電流、單道、厚層焊接方法。近年來由于焊接技術規程對焊層厚度及焊條擺動寬度做出了明確規定，焊工觀念和操作手法已經有了很大的改變。因有些焊工責任心不強，為圖快省事，執行焊接工藝打折扣，嚴重影響焊接質量，故我們對于P92鋼大徑厚壁管道焊接，安排專人全過程旁站監督，對焊接參數進行記錄，確保焊工嚴格按焊接工藝要求執行。

2.訓練焊接操作手法

正確的操作手法是焊接操作技能得以提高的前提，P92鋼焊接工藝要求高，操作手法要求細，需要以小線能量，小擺幅，薄焊層，多層多道施焊，要求焊工不斷的訓練，養成良好的施焊習慣，特別是控制焊層厚度和焊條擺動寬度。

二、焊接熱處理工藝控制

P92鋼焊接時具有較強烈的脆硬傾向和熱影響區消應力處理裂紋傾向，即有產生冷裂紋和再熱裂紋傾向。焊接過程中應加強工藝控制，采用管道內壁充氬防止焊縫根層氧化、進行全過程的電阻加熱嚴格控制焊接預熱溫度、控制層間溫度防止冷裂紋產生、控制焊接線能量，做好焊后熱處理控制。

1.管道內壁充氬

P92鋼焊接為防止焊縫根層氧化，氬弧焊打底二層和焊條填充2～3層必須進行充氬保護，可采用從管道內部充氬及從坡口充氬兩種方法，具體采用哪種充氬方法視現場實際情況而定，總的原則是方便、實用、節省人力和氬氣。焊接前、焊接過程中必須對充氬效果進行驗證，確認充氬保護有效才能施焊，氬弧焊封口時應適當減小氬氣流量，以保證封口時焊接質量。

2.嚴格控制預熱溫度

合適的預熱溫度有利于減小焊縫冷裂紋及改善焊縫韌性，P92鋼氬弧焊打底預熱溫度100～200℃，取150℃恒溫1小時，電焊蓋面預熱溫度150～250℃，取150℃恒溫1小時。預熱熱方法采用電加熱，分區控溫，在管道外壁均勻布置2個溫度監控點，加熱寬度及保溫寬度應符合要求，以保證預熱溫度。

3.嚴格控制焊接線能量

焊接線能量過大，焊縫金屬在高溫停留時間過長，晶粒長大變脆易導致焊縫韌性降低，熱影響區軟化乃至產生Ⅳ型裂紋。因此，P92鋼焊接時應盡可能采用小線能量以減少碳化物的析出量和鐵素體含量，防止馬氏體晶粒長大，提高焊縫的沖擊韌性。

焊接線能量輸入在滿足電焊機參數設置的情況下，通過焊道的寬度和厚度進行控制。規定：電弧焊接每層焊道厚度不超過焊條直徑。焊條擺動幅度，最寬不得超過焊條直徑的3倍。即φ2.5焊條為7.5mm，φ3.2焊條為9.6mm。Φ4.0mm焊條不允許使用。

4.層間溫度的控制

過高的溫度會使焊縫金屬在高溫停留時間過長，使晶粒長大變脆，致使焊縫金屬韌性降低，故要加強層間溫度的控制。施焊過程中，P92材質管道氬弧焊層間溫度為150℃-250℃，電焊層間溫度為≤250℃，熱處理人員應用遠紅外測溫儀進行測溫，并做好記錄，當溫度超過，立刻停焊，待緩冷到250℃以下后再進行焊接。

5.層間清理及焊接自檢

P92鋼焊條藥皮薄，鐵水粘，易產生夾渣、飛濺，在下一層焊接時難以熔化，易形成細小夾渣，影響焊接質量，故P92材質大徑厚壁管道每層或每道焊縫焊接完畢后，應用鋼絲刷或砂輪機將焊渣飛濺等雜物清理干凈（中間接頭和坡口邊緣尤應注意）。

焊工施焊中應特別注意接頭起弧收弧處的焊接質量，保證熔合良好，收弧時應將熔池填滿，以避免出現弧坑裂，焊到塞塊處應將塞塊去除，并將焊點、焊縫用角向磨光機打磨，不得留有焊疤等痕跡，經檢驗確認無裂紋后方可續繼焊接。焊接完畢后，焊工應將焊縫表面的飛濺、焊渣清理干凈并檢查外觀質量。P92鋼焊后熱處理要求極高，且時間長，為避免在焊后熱處理后因外觀缺陷返修再次熱處理，焊工自檢尤為重要。

6.焊后熱處理控制

P92鋼熱處理后焊縫的硬度，一般不超過母材布氏硬度HB+100，且符合下列規定：180≤HB≤250。P92鋼焊接熱處理恒溫過程中，在加熱范圍內任意兩點間的溫差應低于50℃。這對熱處理提出了很高的要求，因此應嚴格按照工藝評定要求進行熱處理，嚴把關熱處理的各個環節，采取一切措施來減小誤差。

6.1焊后熱處理工藝

P92鋼焊口熱處理最小加熱區寬度及P92鋼焊口熱處理最小保溫區寬度可根據《T/P92焊接指導性工藝》中相關公式計算得出，P92鋼焊后熱處理溫度為750℃-770℃。焊后熱處理應嚴格按照焊接工藝評定要求進行，以確保P92鋼熱處理后焊縫的硬度符合要求。

6.2熱處理參數要求

加熱設備：設備的控溫精度應在±5℃以內，計算機溫度控制系統的顯示應以自動記錄儀的溫度顯示為準進行調整。

熱電偶的測溫要求：應根據熱處理的溫度和儀表的型號選擇熱電偶；熱電偶的安裝位置，應以保證測溫準確可靠、有代表性為原則，對于管徑大于或等于273mm的管道，測溫點應在焊縫中心按圓周對稱布置，且不少于兩點；水平管道，測溫點應上下對稱布置；分區控溫時，熱電偶的布置應與加熱裝置相對應。

加熱范圍：從焊縫中心算起，每側不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。

溫差控制：焊接熱處理恒溫過程中，在加熱范圍內任意兩點間的溫差應低于50℃。

保溫寬度：從焊縫坡口邊緣算起，每側不得少于管子壁厚的5倍，且每側應比加熱器的安裝寬度增加不少于100mm，以減少溫度梯度。

保溫厚度：以40mm-60mm為宜。

三、結論

P92鋼焊接技術難度大，焊接熱處理工藝要求高，焊接時必須在工藝、人員、設備、環境等各方面做好充分準備，采用性能優良的焊材，以小線能量，小擺幅，薄焊層，多層多道焊的方法施焊，全過程旁站監督，焊后嚴格執行熱處理工藝，只有各方面都控制到位，才能確保P92鋼焊接熱處理質量。

參考文獻：

[1]《T/P92焊接指導性工藝》

[2]《火力發電廠焊接技術規程》DL/T869-2012