火電廠超臨界、超超臨界機組主蒸汽管道和再熱段管道普遍采用SA335P91鋼,該鋼種具有良好的高溫強度和高溫抗氧化性,其焊接性優于F12(X20CrMoV121)。在焊接性方面主要表現為對焊接冷裂紋的敏感,焊接接頭沖擊韌性較低。該鋼熱裂紋和再熱裂紋敏感性低。


  從焊接工藝方面考慮,P91鋼焊接接頭的沖擊韌性與焊接材料、焊接工藝、焊后熱處理工藝和實際焊接操作有關;從焊縫質量方面考慮,P91鋼焊接接頭的沖擊韌性與焊接接頭的缺陷、金相組織,接頭中的氫、氮、氧含量,接頭的殘余應力有關。


  在確定了焊接材料后合理的焊接工藝及操作和焊后熱處理工藝是防止和減少焊接接頭缺陷,保證獲得最佳的金相組織,最大限度地減少接頭中的氫、氧、氮含量,降低焊接接頭殘余應力的關鍵。


1. 焊接材料


  氬弧焊焊絲TGS-9Cb,規格Φ2.4mm;焊條SAF-CDV95,規格?3.2mm和ф4.mm。母材、焊絲及焊條的化學成分見表5-44。


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2. 焊接方法


 先用TIG打底,焊條電弧焊填充和蓋面工藝。在工藝執行過程中應注意以下幾點。


  ①. 控制熱量輸入,通過控制熔池的體積和降低熔池溫度來減小一次結晶的晶粒尺寸,小的線能量可有效地減少碳化物的析出和鐵素體的含量,防止馬氏體晶粒長大,提高焊縫的沖擊韌性。一般設定焊接線能量為17~21kJ/cm.


  ②. 充氬保護和烘干焊條


  ③. 施焊中控制焊層厚度和寬度,為保證后一焊道對前一焊道的回火作用,焊接時每層焊道的厚度控制約為焊條直徑。焊條擺動的幅度最寬不得超過焊條直徑的4倍。


  ④. 適當延長焊后回火處理時間,目的在于使焊縫中的鈮、釩有更充分的析出時間,以改善焊縫的沖擊韌性。


3. 預熱及焊后熱處理


  采用遠紅外加熱,氬弧焊預熱溫度150~200℃,焊條電弧焊預熱溫度250~300℃,層間溫度200~300℃.


  焊后待接頭冷卻到100~120℃恒溫60min再進行回火處理。回火溫度(760±10)℃,恒溫時間6h.