焊接保護劑在電站焊接中的應用

王寅飛，趙　峰（.華能鶴崗發電有限公司，黑龍江鶴崗5409；.中龍建電力建設股份有限公司無損檢測中心，黑龍江佳木斯5400）

焊接保護劑在電站焊接中的應用

王寅飛1，趙峰2
（1.華能鶴崗發電有限公司，黑龍江鶴崗154109；2.中龍建電力建設股份有限公司無損檢測中心，黑龍江佳木斯154002）

通過對電站T91/P91鋼焊接工藝介紹及焊接保護劑在此鋼種焊接中的應用，提出T91/P91鋼在焊接時的保護要點，從而使T91/P91鋼在更合理的規范參數下焊接，保證焊接質量。通過試驗證明，焊接保護劑在T91/P91鋼焊接中的使用，焊接接頭機械性能各項指標完全能滿足規定要求，且工藝更簡單，尤其在P91鋼大口的焊接中，替代氬氣的效果更好，價格比充氬氣保護更低廉，有很高的推廣價值。

T91/P91鋼；焊接保護劑；焊接

Abstract∶The application of the power plant T91/P91 steel welding technology and welding protective agent described in this steel Welding，proposed T91/P91 steel protection during welding points，making T91/P91 steel welded under more reasonable specification parameters to ensure the quality of welding.The experiment shows，welding protective agent used in the T91/P91 steel welding，the weld joint mechanical performance indicators can meet the requirements，and the process is easier，especially in the big mouth of P91 steel welding in argon substitution effect is more well，the price is cheaper than argon protection，a high promotional value.

Keywords∶T91/P91 steel；weldingprotective agent；welding

華能鶴崗發電有限公司1×600MW（3#機組）工程，主蒸汽管道、高壓旁路管道材質為SA335P91鋼，受熱面小管普遍采用SA335T91鋼。針對T91/P91鋼的焊接特點，進行大量的焊接模擬及試驗，成功地將焊接保護劑用于此鋼種焊接，焊接質量達到要求。

1　T91/P91鋼性能特點及化學成分

T91/P91鋼具有良好的高溫蠕變斷裂強度、抗氧化耐腐蝕性以及低的熱膨脹系數與相對高的熱傳導率，在美日等發達國家被廣泛用作火力發電廠的過熱器聯箱、主汽管等材料。該鋼是在9Cr-1Mo配方的基礎上，添加適量的V、Nb、N等元素，得到的一種改進型9Cr-1Mo鋼。

2　T91/P91鋼焊接性分析

現場焊接采用氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面的方法。T91/P91鋼屬于馬氏高合金耐鋼，焊接性較差。為防止產生冷裂紋，焊前必須進行預熱，并在焊接過程中保持層間溫度不低于預熱溫度，考慮到冷卻速度過慢，會使奧氏體向鐵素體轉變，預熱及層間溫度不應過高。T91/P91鋼焊后不能立即進行高溫回火處理，而應首先對焊接接頭在Ms（奧氏體向馬氏體開始轉變溫度）和Mf（奧氏體向馬氏體轉變終了溫度）點之間進行后熱處理，其目的是進行消氫處理，減小熱應力，防止在冷卻過程中裂紋的產生。

3　焊口背部焊接保護劑的使用方法及注意問題

T91/P91鋼屬于高合金鋼，為避免合金元素燒損和氧化，焊接時管內必須進行背部焊接保護。以往都是以做氣室、充氬的方式對整個焊口進行的焊接保護，工藝比較復雜，且有個別焊口空氣排不凈，氣室內氬氣不純，造成焊接保護不好的現象。本工程引進國外先進焊接工藝，焊接時采用焊接保護劑代替充氬的保護方式，原理是在焊縫背部加適量藥粉，在焊接過程中利用熔池的高溫，產生氣體對焊接熔池進行局部焊接保護，取得了良好的抗氧化焊接效果。

3.1焊口背部焊接保護劑的使用方法

第一，清除油污。在使用保護劑前，必須對焊縫坡口附近的氧化膜、鐵銹、油污等進行清理打磨。

第二，保護劑的混合。甲醇與焊接保護劑的重量混合比例為2∶1，攪拌成均勻的奶油狀混合物5min后，涂于焊口的背面，寬度約為3mm，厚度約1mm，停留2～3min后，就可以進行焊接。

第三，如對口組裝過程中有震動，可能造成涂層的脫落，因此在混合保護劑時還要按照重量比6∶1，加入比例為1的黏合劑。

第四，焊接時機。在涂于焊口背面后可以停留幾分鐘后，即可進行焊接，也可以在3～4d內進行焊接。保護劑不會因時間延長而失效。

第五，焊接電流。可以以正常的焊接電流施焊，但不能以大于正常電流的10%進行焊接。

第六，對口間隙。一般的對口間隙2～3mm。

第七，焊后在焊縫附近形成一種化學物質呈惰性的薄膜，在電廠使用范圍內，可不必對其進行清理，不會對X光片造成影響。

3.2施工中需注意的問題

第一，混合比例一定要按比例調和，不可隨意加大濃度，以免焊接時灰霧度加大，影響焊接視線。

第二，涂抹保護劑后不可停留太長時間不予焊接，以免焊接保護劑脫落或失效。

第三，如果用火焰加熱法對焊縫進行加熱，不可把火焰對焊縫直吹。

第四，必須由合格的焊工進行焊接操作。

4　保護劑的作用和優點

第一，抗氧化作用強，可以有效地防止焊縫背面的氧化。在充氬保護中，因氬原子比氫原子和氧原子密度大，主要分布在底層，上部的焊接保護效果不是很理想。而焊接保護劑的使用原理是跟隨熔池的局部保護，避免了因分布不均勻，造成保護不好的現象，抗氧化更突出。

第二，焊縫背面的保護作用突出。作為背面保護劑，背面的保護涂層能夠阻止許多有害的化合物的形成，同時也能吸收熔渣中的大量難熔元素。

第三，防止燒穿。保護劑有很好的熱傳導性，能有效地驅散焊縫局部的熱量集中，使焊縫熱量分布均勻化，減少過熱傾向。

第四，保護劑能適用于對接、搭接及不同厚度材料對接的各種接頭形式。

第五，使用保護劑使操作更容易，焊接速度更快，焊后打磨量更少。

第六，使工藝更簡易，節約了更多的人工成本。

5　使用焊接保護劑焊口的工藝評定

5.1焊后無損檢測

根據DL/T821《鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗技術規程》要求，射線檢測Ⅰ級合格。

5.2外觀檢查記錄

根據DL/T869《火力發電廠焊接技術規程》7.1條規定，外觀檢查質量標準Ⅰ級合格。

5.3力學試驗

結論：經檢驗，試樣彎曲至規定角度無裂紋，符合要求。

5.4沖擊試驗

試件夏比V型沖擊值符合規定要求。

5.5金相

宏觀、微觀金相檢驗結果符合SD340-89規定要求，熱處理后組織為回火馬氏體

6　現場焊后檢測

主要針對現場所有T91/P91鋼焊縫根部的超聲波檢驗，無缺陷，符合規定要求。

7　結論

通過試驗證明，焊接保護劑在T91/P91鋼焊接中的使用，焊接接頭機械性能各項指標完全能滿足規定要求，且工藝更簡單，能節約更多的人工成本，尤其在P91鋼大口的焊接中，替代氬氣的效果更好，價格比充氬氣保護更低廉，有很高的推廣價值。

Welding protective agent in the welding station

WANG Yin-fei1，ZHAO Feng2
（1.Huaneng Power Generation Limited In Hegang，Hegang154109，China；2.Zhonglongjian Power Construction Co.Nondestructive Testing Center，Jiamusi 154002，China）

TG457

A

1674-8646（2015）02-0040-02