SA213-T92钢管的焊接质量控制

SA213-T92钢管的焊接质量控制

李海涛

许昌龙岗发电有限责任公司，河南 许昌 461690

摘要：超超临界燃煤发电机组的高温过热器、高温再热器和末级过热器，管材的牌号是：SA213-T92。属于高强度马氏体耐热钢，钢的冷裂纹敏感性较低，无热裂纹和再热裂纹倾向，但对氢至裂纹比较敏感，焊接材料应选用低氢型，合金成分与母材相近的焊条和焊丝。本文以某电厂屏式过热器管屏为例，着重介绍材料为SA 213-T92的焊接及热处理工艺，为A213-T92的焊接和热处理过程提供了参考方法。

关键词：SA 213-T92 可焊性  焊接工艺  焊接过程  单面焊双面成型

前言

某电厂锅炉和汽轮机设备为上海锅炉厂有限公司和哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产。屏式过热器布置在上炉膛区，为全辐射受热面。在炉深方向不止力两排，每一排管屏沿炉深方向布置19片屏，共38片。管屏由45的管子绕成。屏式过热器管屏的横向节距S1=1714.5，纵向节距S2=57，炉内受热面管子采用Super-304HK和HR3C。每片屏式过热器出口分配集箱与出口汇集集箱相连，蒸汽在汇集集箱中汇合。屏式过热器管屏进口段带SA-T22过渡段、出口段带SA-213T92过渡段，工地无异种钢焊口。每片管屏均带单独的进、出口分配集箱。其中规格为50.8×11.5的焊口38个、45×10.5的焊口950个。地面组合焊接SA213-T92焊口共988个，由于作业环境限制了焊接空间使焊接、热处理的难度增加，工作量大，管子材质合金成分高，对焊接工艺及质量要求较严格。

1焊前准备

1.1所用T92焊接材料、焊条及焊丝化学成分复验。而且应有检验机构出具检验报告，焊接材料应符合以下基本条件，并满足有关标准要求；

1.1.1选用的氩弧焊丝、焊条应与母材匹配，选用时应注意化学成分的合理性，包括熔敷金属化学成分、力学性能保证值、推荐的焊接和热处理工艺参数。除主要的合金元素外，应严格控制杂质元素的含量，至少不得超过母材中的最高含量许可值，即：

S≤0.01％、P≤0.02％，Al≤0.04％。

以获得优良的焊缝金属成分、组织和力学性能（含常温、时效后和高温性能）

1.1.2焊缝金属的Ac1和Mf温度应与母材相当；

1.1.3焊接工艺性能良好；

1.1.4焊丝焊条必须有质量证明及使用说明书，首次使用的焊材应要求供应商提供详细的性能资料及推荐的焊接工艺；

1.2试件清理：试件坡口清洁无污物，露出金属光泽，内外壁
15-20mm范围内磨光机打磨铁锈、污物，露出金属光泽。
1.3试件对口间隙：实芯焊丝施焊时，对口间隙2～2.5mm。
1.4所用焊丝使用前清除油锈、污物，露出金属光泽。
1.5所用焊条使用前经350℃恒温2小时烘干。
1.6错口量：小于1mm。
1.7角变形：小于2°

2焊接操作人员及工器具

2.1施焊人员应为P91钢的熟练焊工与焊接操作工，并按照DL/T 679-1999的规定参加焊工技术考核，取得P92钢及其焊接方法、焊件规格相适应的资质后才能参加焊接工作。

2.2热处理人员必须经过专门的培训，持有电力行业颁发的热处理人员资格证书，能正确使用各种设备和执行热处理工艺，包括安全、校验、维护和检验。

2.3电焊机采用性能稳定,工艺性能良好的逆变焊机，工器具合格。

3环境要求

3.1施焊场所环境温度低于5℃不得进行焊接；

3.2手工电弧焊、埋弧焊时的风速不应超过8 m/s，氩弧焊时的风速不应超过2 m/s，否则应有防风设施。

3.3下雨、下雪期间，焊接现场应该设有防潮、防雨、防雪设施。

焊接前关闭连接在管道上的阀门或采取堵塞等措施杜绝管道内的穿堂风。

4焊接工艺

4.1钢材的常温主要化学成分性能表一和力学性能表二如下：

表一：钢材的主要化学成分性能如下表：

表二：钢材的力学性能

4.2氩弧焊打底焊接

4.2.1焊前预热

氩弧焊的预热温度推荐为150～200℃，推荐的层间温度为200～250℃，温度升到预热温度后保温至少30分钟。

4.2.2充氩保护

氩弧焊打底及焊条填充第一层焊道时，管子内壁充氩气保护。对口间隙以高温胶带或保温棉堵塞，温度升到预热温度后，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在8～10L／min。

4.3焊接工艺

氩弧焊打底时，焊接规范参数见焊接作业指导书。

氩弧焊打底两层，焊层厚度控制在2.8～3.2mm范围内。

4.4根部质量检查

氩弧焊每层焊接完成后需要严格检查焊接质量并作好记录，如有问题立即清除重新焊接。

4.5手工电弧焊

施焊前的预热温度推荐为200～250℃。推荐的层间温度为200～300℃。

焊接工艺指导书中应事先精心设计好焊层、焊道的布置和顺序，保证后一焊道对前一焊道起到回火作用。焊接时每层焊道厚度的控制不大于焊条直径，焊条摆动的幅度最宽不得超过焊条直径的4倍。水平固定焊盖面层的焊道布置，焊接一层至少三道焊缝，中间宜有一“退火焊道”，以利于改善焊缝金属组织和性能。

两人对焊时注意不得同时在一处收头，以免局部温度过高影响施焊质量。

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”。 每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷等将焊渣、飞溅等杂物清理干净(尤应注意中间接头和坡口边缘)，经焊工本人严格检查合格后，方可焊接下一层。焊接过程中应注意避免保温棉等异物落入焊缝中。

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，按工艺规定要求进行焊后热处理。

T92钢手工电弧焊推荐的工艺参数见下表。

表3  T92钢手工焊接的推荐工艺参数

4.6热处理工艺

4.6.1 热处理温度和保温时间

T92钢对接接头焊后热处理的推荐加热温度为760℃±10℃，恒温时间按6min/1mm计算。热处理实施之前应尽量收集同一批次焊材熔敷金属的Mn、Ni含量、AC1相变温度等信息，必要时自行分析测试。根据Mn、Ni含量或AC1相变温度在上述范围内可适当调整热处理控温温度，如Ni+Mn<1.0％，控温温度可取上限，如1.0%≤Mn+Ni<1.5%，控温温度为760－765℃。但不管如何，应当确任何部位的温度不超过770℃。升温、降温速率

4.6.2焊后热处理升温速率：

300℃以下150-200℃/小时

300℃以上升温速率80-120℃/h

冷却速率：

300℃以上100-150℃/h

300℃以下拆除保温和加热带在静止空气中冷却。

应当注意的是升温和降温过程中，除了控制升温和降温速率的上限外，还应当控制升温、降温速率的下限。

5.结论

SA213-T92管的焊接，是超超临界燃煤发电机组安装工程中的一道重要工序。施工过程中，必须依照工艺规范，做好焊接过程的控制，高度重视焊接质量，不断地总结经验，确保工程顺利进行并取得成功。

参考文献

[1]《电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）》

[2]《焊接材料及钢材焊接》（机械工业出版社）

[3]《焊接手册》①②③（机械工业出版社）