p92钢焊缝冲击韧性研究(原创论文)

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1、P92钢焊缝冲击韧性研究浙江省火电建设公司P92钢焊缝冲击韧性研究QC小组杨丹霞包镇回摘要：P92钢是新型铁素体耐热钢，在我国首次应用于浙江华能玉环1000MW超超临界电厂机组中，浙江火电将承担国内首次进行的P92钢现场安装焊接工作,为率先突破P92钢的焊接工艺，及解决焊缝冲击韧性低等问题作了深入的分析研究，成立了浙江省火电建设公司P92钢焊缝冲击韧性研究QC小组，通过调查研究、分析原因、制定对策、经过多次试验最终掌握了提高P92钢焊缝冲击韧性低的有效方法。1.概述提高温度和压力来增加发电效率和减少燃煤机组对大气的污染，是当今电站建设的方向，同时要求开发高温

2、蠕变断裂强度比较高的新型马氏体耐热钢，来适应超临界的温度和压力参数。可以提高耐热钢的工作温度，减少钢材厚度，降低钢材消耗量，降低管道热应力。新型马氏体耐热钢迅速在电站设备制造业中得以推广应用，浙江玉环1000MW超超临界燃煤机组，最大蒸发量2950t/h，过热器出口蒸汽压力26.5MPa，额定蒸汽温度605℃，选用美国威曼高登钢厂的T/P92钢作为主蒸汽管道及主蒸汽疏水管道用钢。但是，P92钢有明显的投产后焊缝冲击韧性下降现象，如果没有足够的焊缝冲击韧性储备，室温时将可能出现裂缝，严重影响发电设备的安全运行，如何提高焊缝冲击韧性的储备是我们研究重要课题之一。

3、.2．P92钢的冶金特点及制造工艺2.1特殊精炼技术保证冲击韧性精选钢料—高炉粗炼—碱性炉脱S、P—电炉精炼—真空炉渗部分合金，把各种合金元素控制在预先设计的范围内，同时严格控制碳的含量（不致于引起高硬度使焊接性下降），控制有害元素硫的含量（硫几乎不溶解于钢，与铁生成低熔点的FeS硫化铁，焊接时低熔点化合物导致产生热裂缝和在热影响区产生液化裂缝。同时，硫以薄膜形式存在于晶界使钢的韧塑性下降）。磷：使钢的韧塑性下降同时提高钢的脆性转变温度：高温时强烈促使奥氏体晶粒的快速长大使之造成冷裂缝。为提高抗蠕变能力降低δ铁素体的敏感性，在冶金中加入了铜及钴等合金元素使T

4、/P92钢具有更优越的抗蠕变性能，并进行沉淀强化。2.2保证冲击韧的精密铸造技术为提高冲击韧性及高温强度。他们采用连续铸造，对加热后的钢锭进行不断的来回压延，然后用压力穿孔法即平台推压法工艺进行制管，进行细晶化调质热处理，确保USC（超超临界）锅炉的主蒸汽，再热器过热器管P92钢管有足够的冲击韧性的储备。当钢材的工作温度高于450℃时，低合金耐热钢容易发生蠕变，十万小时高温蠕变断裂强度取决于温度和钢材性能。钢材中强化合金元素越多蠕变断裂强度越高。工作温度越高，蠕变断裂强度越低。焊缝的高温蠕变断裂强度取决于焊材中的强化合金元素含量，以及焊缝的组织状态。在焊材中

5、增加Cr、Mo、V、Nb、W等合金元素，可以提高低合金元素耐热钢和马氏体耐热钢105或者2×105小时的高温蠕变断裂强度。新开发的P92焊材具有一定的高温蠕变断裂强度抗蒸汽腐蚀性能。可以将P92钢材的工作温度提高到600～630℃。3．P92的耐热性P92钢的标准化学成分和机械性能列入表1和表2。表1T/P92钢的化学成分CSiMnCrNiMoVWNbNBT/P92下限0.07-0.308.5-0.300.151.50.040.030.001T/P92上限0.130.50.309.50.40.300.252.00.090.070.006表2T/P92钢的机械

6、性能钢材屈服强度抗拉强度延伸率ASME标准EN标准MPaMPa%Akv（J）Akv（J）T/P924506202027413．1P92钢是在钢中添加钨（1.7%W）和降低钼（0.5%Mo）而开发的新钢种，因为W可以显著提高钢材的高温蠕变断裂强度，使用温度可以达到630℃。但是，钢中过量添加钨会促进δ—铁素体的形成，降低冲击韧性和蠕变断裂温度。3．2制造电站设备的耐热钢应该具有足够高的常冲击韧性，在水压试验时，较高的冲击韧性可以降低水压试验的温度，降低热能消耗，并确保电站设备足够安全。3．3电站锅炉制造中常用的焊接方法有：GTAW、SMAW等焊接方法，为此必须

7、开发与之相适应的氩弧焊用实心焊丝，手工电弧焊用焊条，P92焊材的化学成分符合ASMESFA5.5E9015-B9（SMAW），SFA5，23-EG（SAW）标准，同时还符合EN1599EZCrMoWV90.52B42H5（SMAW），EN12070WZCrMoWVNb90.51.5（GTAW）的标准。3．4通过大量试验优选出焊材的最佳化学成分。试验结果表明，与母材同成分的氩弧焊焊丝可获得满意的蠕变断裂强度和冲击韧性。但是，对于SMAW焊接方法，马氏体焊接材料的室温冲击韧性比较低，这是因为其中Nb（或者W）元素含量比较多，Ni和Mn元素含量比较少的缘故。这些元

8、素对于钢材和焊材的蠕变断裂强度也有比较大的影响，必须