T91、P91钢焊接工艺导则

《T91/P91钢焊接工艺导则》1制定依据本导则是根据电力工业焊接有关规程、规范、技术条件和相关资料，以国家电力公司火电建设部制定的“T91/P91钢管焊接工艺暂行规定”为版本，结合近年来积累的实践经验进行了修订。2适用范围2.1本导则适用于电力发电设备，以T91/P91钢管及与其它钢种相连接的各类焊接接头的制作、安装、检查工程的焊接工作。2.2适用于手工钨极氩弧焊和焊条电弧焊的焊接方法。3总结3.1T91/P91钢的焊接工艺评定，应遵守SD340-89《火力发电厂焊接工艺评定规程》（现为DL/T868-2004焊接工艺评定规程，下同，编者注）的规定并以确定焊接工艺，编制作业指导书。3.2焊接T91/P91钢焊工技术能力的验证，应按DL/T679-1999《焊工技术考核规程》的规定考核，取得合格证后，方可参加焊接工作。3.3焊接接头质量检验应遵照DL/T820-2002和DL/T821-2002两本检验规程室的规定进行，其质量标准应符合DL5007-92（现为DL/T869-2004火力发电厂焊接技术规程，下同。编者注）规定。3.4对国外引进设备的T91/P91钢焊接工作，应按合同规定进行，如无规定时，其焊接工艺评定、焊工技术考核、焊接工程的技术规定和焊接质量检验等均应执行电力工程焊接相关规定和本导则规定。3.5焊接T91/P91钢的场所其环境温度和条件以及防护设施应符合DL5007-92的规定。3.6实施T91/P91钢焊接工作应遵守国家和电力工业安全、防火、环保和施焊中其他相关条件的有关规定。4焊接机具和焊接材料4.1焊接T91/P91钢的焊接设备，应选用焊接特性良好、稳定可靠的逆变式或整流式焊机。其容量应满足焊接规范参数的要求。4.2氩弧焊工器具4.2.1氩弧焊枪选用气冷式4.2.2氩气减压流量计应选择气压稳定、调节灵活的表计，其产品质量和特性应符合国家或部颁标准。4.2.3输送氩气的管线应选用质地柔软、耐磨和无裂痕的胶管，且无漏气现象。4.2.4氩弧焊导电线应采用柔软多股铜线，其夹具应接触良好。4.3焊条电弧焊工器具4.3.1焊机引出电缆线可选用截面为50mm焊机专用铜芯多股橡皮电缆；连接焊钳的把线，可选用截面为25mm专用铜芯多股橡皮软电缆。电缆线外皮绝缘应良好、无破损。4.3.2选用的焊钳应轻巧、接触良好、不易发热，且便于焊条的更换。4.3.3测量坡口和焊缝尺寸时，应采用专用的焊口检测器。4.3.4修整接头和清理焊渣、飞溅物，宜采用小型轻便的砂轮机。4.4焊接材料4.4.1选用的氩弧焊丝、焊条应与钢材匹配。选用中应注意化学成分的合理性，以获得优良地焊缝金属成分组织和力学性能，并要求工艺性能良好。4.4.2氩弧焊丝、焊条、氩气和钨极等焊接材料的质量，应符合国家标准或有关标准规定。如需其工艺性能，必要时，可进行焊接材料的工艺性能试验。4.4.3氩弧焊丝使用前应去除表面油垢等赃物。焊条除按国家标准规定保管外，于使用前按使用说明书规定，置于专用的烘培箱内进行烘培。推荐的烘培参数为：温度3500C～4000C，时间1～2小时。使用时，应放在800C～1200C的便携式保温桶内随用随取。4.4.4氩气使用前应检查瓶体上有无出厂合格证明，以验证其纯度是否符合国家或部颁标准规定。4.4.5氩弧焊用的钨极宜选用铈钨极或镧钨极，直径为∮2.5mm。钨极于使用前切成短段，并在其端头处磨成适于焊接的尖锥体。5焊前准备5.1坡口制备5.1.1坡口形状和尺寸按设计图纸和供货方提供的资料加工。5.1.2坡口加工应采用机械法，坡口修整时，可使用角向沙轮机等轻便工具。5.1.3坡口及其内外壁两侧15～20mm范围内应该将油、漆、垢和氧化皮等杂物清理干净，直至露出金属光泽。5.1.4为保持管子内璧齐平，遇有管子内壁错口值超过1mm或两侧壁厚不同时，应按DL5007－92规定处理。5.2对口装配5.2.1对口装配前应认真检查被焊接部位及其边缘20mm范围内有无不允许缺陷（裂纹、重皮等），确认无缺陷后方可组装。5.2.2对口装配时，应选定管子的支撑点，并垫置牢固，以防焊接过程中产生移位和变形。5.2.3对接管口端面应与管子中心线垂直，其偏移度△f不得超过表1的规定。表1管口端面偏斜度規定图例管子外径（mm）△f(mm)≤600.5＞60～1591.0＞159～2191.5＞2192.05.2.4严禁在管子上焊接临时支撑物。5.3对口点固焊5.3.1点固焊用的焊接材料、焊接工艺和选定的焊工技术条件应与正式焊接时相同。5.3.2点固焊和施焊过程中，不得在管子表面引燃电弧是试验电流。5.3.3小径薄壁管点固焊时，可在坡口内直接点固，点固焊点不少于2点；大径厚壁管点固焊时，可采用“定位块”法点固在坡口内，见图1点固焊点不少于3点，点固焊用的“定位块”应选用含碳量小于0.25％钢材为宜。5.3.4焊接过程中，施焊至“定位块”处时，应将“定位块”除掉，并将焊点用沙轮机磨掉，不得留有焊疤等痕迹。并以肉眼或低倍放大镜检查，确认无裂纹等缺陷后，方可继续施焊。6焊接工艺6.1T91/P91钢必须严格执行经评定合格的工艺所编制的作业指导书规定进行施焊。为使焊接作业指导书严格实施，强化工艺纪律，必要时，应对该类钢材焊接全过程进行完整的监控，以保证焊接质量。6.2T91钢管及P91小径薄壁钢管推荐采用全氩弧焊方法；P91钢大径厚壁管采用氩弧焊打底、焊条电弧焊填充及盖面的组合焊接方法。6.3氩弧焊（Ws）打底焊接6．3.1为防治根层焊缝金属氧化，氩弧焊打底及焊条填充第一层焊道时，应在管子内壁充氩气保护。6.3.2充氩保护可参照下列要求进行：6.3.2.1充氩保护范围以坡口中心为准，每侧各200mm~300mm处，以可溶纸或其他可溶材料，用耐高温胶带粘牢，做成密封气室。6.3.2.2采用“气针”从坡口间隙或“探伤孔”中插入进行充氩，开始时流量可为10～20L/min，施焊过程中流量应保持8～10Lmin。6.3.3氩弧焊打底时，焊接规范参数推荐如下：6.3.3.1焊丝选用2.5mm，钨极为2.5mm，氩气流量为10～15L/min。6.3.3.2焊前预热温度为1000C～1500C，焊接电弧电压为10～14V，焊接电流为80～110A，焊接速度为55～60mm/min。6.3.4氩弧焊打底的焊层厚度控制再2.8mm～3.2mm范围内。6.4焊条电弧焊(DS)填充、盖面焊接6.4.1施焊前的预热温度推荐为2000C～3000C.宽度以坡口边缘算起每侧不少于壁厚的3倍，预热力求均匀。对于壁厚大于10mm的管子应采用电加热方法进行。6.4.2小径薄壁管最低焊接层数为两层，大径厚壁管应采用多层多道焊接。6.4.3施工过程中，应注意层间温度的保持，推荐的层间温度为2000C～3000C.6.4.4.为保证后一焊道对前一焊道起到回火作用，焊接时每层焊道控制厚度约为焊条直径。6.4.5焊条摆动的幅度，最宽不得超过焊条直径的四倍。6.4.6大径厚壁管水平固定焊盖面层的焊道布置，焊接一层至三层焊缝，中间以有一“退火时道”为宜，以利于改善焊缝金属组织和性能，焊道布置见图2.6.4.7焊条电弧焊各层焊道的主要工艺参数参考值见表2.表2各层焊道的焊接工艺参数焊层数焊条直径(mm)焊道数焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(mm/min)每层填充金属厚度（mm）2~32.5175～9020～2470～1602.0～3.04~63.21～3100～12520～2470～1602.5～3.2其它4.01～3135～16020～24120～1803.0～4.06.4.8为减少焊接应力与变形，直径大于194mm的管道和锅炉密集管排管（管子间距30mm）的焊口，宜采用两人对称焊接。同时，注意到不得两人同时再一处收头，以免局部温度过度影响施焊质量。6.4.9焊接中应将每层焊道接头错开10～15mm，同时注意尽量焊得平滑，便于清渣和避免出现死角。6.4.10焊工操作技术要熟练，认真观察熔化状态，注意熔池和收尾接头质量，以避免出现弧坑裂纹。6.4.11每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷将焊渣、飞溅等杂物清理干净（尤其注意中间接头和坡口边缘），径自检合格后，方可焊接次层。6.4.12焊缝整体焊接完毕，应将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净，自检合格后，做出代表焊工本人的标记，并应按工艺规定要求进行焊后热处理。7焊后热处理7.1当焊缝整体焊接完毕，对T91钢和P91钢小径薄壁管的焊接接头可冷却至室温，而对P91钢大径厚壁管的焊接接头冷却到1000C～2000C时，应及时进行焊后热处理。7.2当焊接接头不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度为3500C、恒温时间为1小时的后热处理。7.3焊接接头的焊后热处理，应采用高温回火。7.4焊后热处理的升、降温速度以1500C/h为宜，降温至3000C以下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。7.5T91/P91钢焊后热处理加热温度为7600C+100C。对于T91/P91钢与珠光体、贝氏体的异种焊接接头，加热温度应按两侧钢材及所用焊丝、焊条等综合确定，不应超过合金成分含量低材料的下临界点AC1。7.6恒温时间：P91钢合金接头按壁后每25mm，1小时计算，但最少不得小于4小时；对T91钢合金接头可按壁厚每毫米5分钟计算，且不小于0.5小时。7.7为保证焊后热处理质量，热处理的加热宽度、保温层宽度和厚度应符合DL/T819-2002的规定。7.8焊接及热处理过程曲线（P、W、H、T）参见图3.图3焊接及热处理热循环曲线图8质量检验和标准8.1焊工自检和专检均应重视焊接接头外观质量，除焊缝均整、尺寸符合规定外，应尽量消除咬边缺陷，以减缓焊接接头应力水平。8.2外观符合规定的焊接接头，方可按规定比例进行无损检验。8.3壁厚70mm管子焊口，焊至20～25mm时，应停止焊接，立即进行后热处理，然后做“RT”或“UT”探伤检验，确认合格后，再按作业指导书规定程序施焊完毕。8.4管道上开有探伤孔做100％“UT”检验。8.5焊接接头热处理完毕，应做100％硬度测定，测定部位为焊缝区和热影响区（异种钢为两侧，同种钢可选一侧），每个部位测定不少于三点。硬度测定平均值的标准不超过母材的布氏硬度加100HB，且应＜350HB为合格。9焊接返修9.1焊接接头外观检查不符合标准时，轻者打磨焊补，严重者应割掉重新焊接。9.2经无损检验不合格的焊接接头，其缺陷可进行焊补，但必须在确认缺陷已经彻底消除的基础上，按正常焊接工艺或焊补工艺规定进行。9.3返修焊补的焊接接头，一般同一焊口不得超过两次，否则应割掉重新对口焊接。9.4返修焊补的焊接接头，必须重新进行焊后热处理和无损检验。附T91/P91钢焊接工艺评定力学性能试验指标T91/P91钢焊接工艺评定力学性能试验的指标，应以规程为准进行衡量，本导则针对该钢种做如下规定：1、抗拉强度和延伸率应不低于该钢材的下限值。2、冷弯角度应符合SD340-89规定的试验条件的标准。3、冲击韧性试验冲击功最低不得低于41J。