p92钢焊接及热处理问题分析

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1、P92钢焊接及热处理问题分析　　摘要：当今世界火电机组朝高效率节能方向发展，超超临界火电机组被大量推广。P92钢材因为其良好的高温抗蠕变性能而被应用在超超临界大容量机组中，但是其较差的可焊性又给现场安装带来一些难题。本文针对P92钢在现场焊接和热处理中出现的不同类型的问题分析了其产生的原因并提出了相应处理措施。　　关键词：P92钢材；焊接工艺；金相组织；热处理　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.041　　?F代火电厂机组趋势朝着大容量方向发展，由此带来大容量机组对耐热钢的要求越来越高，华润蒲圻电厂二期2×1000MW的4#机组及茌平信源

2、铝业有限公司700MW级机组工程5#机组为我方安装，为了满足超超临界机组高温高压情况下运行寿命的要求，过热器和再热器中大量采用了P92钢材，虽然国家电力公司能源建设部专门做出过P91/P92的工艺导则，但是在实际焊接中发现两者间还是存在不少差别的，为此我们就现场P92钢材焊接中出现的问题和解决方法进行了总结。　　1P92钢简介　　P91钢材的出现就已经极大提高了大容量机组的使用寿命和加工难度[1]，为了进一步提高钢材的耐热性与使用寿命，日本新日铁公司在P91钢的基础上开发出了等级更高的NF616（T/P92）耐热钢，现在被广泛的用于超超临界机组中。P92钢与P91不同之处在于降低

3、了0.5%的Mo元素含量，同时加入了1.7%的W元素和0.0035%的B元素，这两种元素都增加了P92钢材的强化效果，且P92钢材的回火显微组织为双相马氏体结构，强度在P91基础上进一步提升。P92钢的高温强度在590℃～650℃范围与TP347H等钢材相当，高温蠕变性能比P91高出30%[2]。P92钢的具体成分及其力学性能如表1、表2所示。　　2P92钢材的焊接工艺　　SA335P92钢材含有的合金元素种类繁多，Cr、Mo元素含量高，且W元素的加入使得P92钢的焊接难度进一步加大，P92钢焊接工艺的执行情况一向是焊接工作的重中之重。　　现场P92大径管的坡口严格按照DL/T8

4、69-2012规范制备，焊工上岗前经过严格培训与考核，焊材选用的是经过公司工艺评定准许的英国曼彻特公司CHROMET92焊条和9CrWV焊丝，焊接方法采用GTAW+SMAW，氩弧焊打底前管道的预热温度为160℃，手工电弧焊盖面时的预热温度为220℃，打底前做好封闭气室充氩保护，氩弧焊打底时是严格按照工艺评定来做的。电弧焊盖面时选择相应电流遵循多层多道原则[3]，焊前预热至焊后热处理严格按照DL/T819-2002规程执行并有温控仪全程监控。　　3P92钢焊接中常见问题的分析与解决　　3.1问题的出现　　经检查充氩气室封闭良好，热处理过程符合工艺要求，曲线图中显示层间温度控制正常，

5、工艺符合评定要求。而在实际现场中对焊缝检测发现有三类问题：（1）有10%概率发现微小裂纹；（2）焊缝一周不同深处发现大小不一点状缺陷多处，经切口发现均属于夹渣；（3）大口径壁厚却相对薄的管道（如高温再热器管道）焊缝的硬度偏高大约在280HBW以上。　　3.2问题的分析　　a.众所周知，P92钢的合金（尤其是Cr元素含量）含量很高，有极易发生冷裂纹倾向，氩弧焊打底时采用150℃以上预热温度，根部裂纹的概率几乎为零，但是在手工电弧焊盖面时，由于要求一次焊完，焊接工人可能会为了赶时赶工，习惯性的加大焊接电流导致层间温度局部偏高，高于350℃，焊缝冷却速度过慢，在焊接接头中引起晶界碳化物

6、析出和过早形成铁素体（见图1），从而形成延迟裂纹，热处理后会很明显表露出来。现场实际焊接时温度监控不是很全面，会有局部温度偏高发生，有较小的概率会产生延时裂纹。　　b.焊条选用方面，主要对比一下药皮过渡焊条和焊芯过渡焊条的使用区别。根据现场焊工经验，发现使用不同类型的P92钢焊条时，缺陷与夹渣发生的概率都不一样，焊芯过渡焊条的合格率要高于药皮过渡焊条。药皮过渡和焊芯过渡的焊条主要区别是合金元素的进入铁水中方式不一样，焊芯是直接等离子化区域，而药皮先被高温等离子熔化，然后掺进等离子铁水中。药皮过渡的焊条，药皮中的合金元素在融入铁水中稍微滞后，高熔点金属可能产生熔化不完全的现象。　　

7、我们在P92钢的焊接中主要采用的是英国曼彻特公司的CHROMET92型焊条，该焊条属于药皮过渡型焊条，合金元素存在药皮中，其合金元素融入焊缝中的速度小于焊芯过渡型焊条，而且焊接时线能量输入会影响到合金元素的融入均匀性。P92钢中合金种类多、含量高，尤其是W元素熔点高会首先凝固，形成晶核，带动Cr、Mo等高熔点金属吸附在其上形成成分偏析，可能还来不及固溶到奥氏体晶胞中就偏析在晶界处，形成枝晶偏析或夹杂。因此药皮过渡型的P92焊条在焊接必须严格控制焊速和层间温度，保证合金元素充分融入