超（超）临界机组p92钢材的焊接工艺评定

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1、超（超）临界机组P92钢材的焊接工艺评定主要内容概述P92钢焊接工艺评定的要点超（超）临界机组P92钢材的焊接工艺评定1.1P92钢的化学成份、性能特点为了提高机组的运行效率，火电机组运行参数（蒸汽、压力）和机组容量在不断增加，从而对耐热钢提出了更为苛刻的要求，所以世界主要发达国家都在致力于更高强度材料的开发。从10CrMo910耐热钢到具有更高蠕变强度的钢材EM12、X20CrMoV121（F12）、T/P91等都在全球许多大容量电厂得到较好应用。然而，这些钢材的使用温度都不能超过600℃。由于更高的蒸汽参数——温度超过600℃的超超临界机组的需要，在T/P91合金成份的基础上，新日本制铁用

2、（1.5～2）％W代替了部分的Mo，添加适量的B，得到一种改进型的T/P92钢，并被列入ASME规范。T/P92钢一般供货状态为（1040～1080）℃温度正火，（750～780）℃回火，组织为回火马氏体。由于P92钢中W、Mo固溶强化和V、Nb、B碳氮化物沉淀强化的作用，该钢较包括T/P91、F12在内的（9～12）%Cr钢，表现出更高的抗蠕变断裂强度性能，其在600℃的蠕变强度提高了近30％。T/P92钢在1995年和1996年分别被纳入ASTM和ASME标准，随后相继纳入各个国家标准。T/P92钢在ASME标准中所列有：热轧管SA335P92、SA213T92和锻件SA182F92[1]

3、。ASTM规定了T/P92钢材的化学成份、力学性能及物理性能分别见表1、表2和表3。超（超）临界机组P92钢材的焊接工艺评定CMnSiSPCrMoVNiWNAl0.070.130.300.60Max0.50Max0.01Max0.0208.509.500.300.600.150.25Max0.401.52.00.030.07Max0.04表2P92钢室温主要力学性能（ASTMSA335）表1T/P92钢的化学成份（质量分数％）NbB0.040.090.0010.006拉伸强度MPa屈服(0.2%)MPa最小纵向延伸率%冲击功（室温）J硬度HB≥620≥440≥20----超（超）临界机组P92

4、钢材的焊接工艺评定表3T/P92钢的主要物理性能温度(℃)2050100150200250250300350400450500550600弹性量(GPa)19118418417315298线胀系数(10-6/℃)11.211.411.611.812.012.012.112.312.612.812.913.013.1比热容量(J/kgK)420420430450460470470480500510530580600630σR100,000h（MPa）/19913165013.164072超（超）临界机组P92钢材的焊接工艺评定P92钢的连续冷却转变曲线如图1所示，其AC1、AC3的温度随着升温速

5、度的不同而变化，分别为(800~835)℃和(900~920)℃[2]。图1P92耐热钢的连续冷却转变曲线（CCT）[2]超（超）临界机组P92钢材的焊接工艺评定1.2焊接性分析P92钢在合金成份上进一步降低了C、S、P的含量，采用IIW推荐的焊接性估算公式已经不适用。P92钢的强化方式除了通过固溶强化和沉淀强化外，还通过微合金化、控轧及控冷，获得高密度位错和高度细化的晶粒来提高材料的强度和韧性。由于含碳量低、洁净度高，较F12钢其焊接性不算太差。焊前预热温度明显降低，对于壁厚<50mm的焊件，甚至可以焊后冷却到室温[3]。但是由于焊接熔池小冶金的特点，使得焊缝成份存在有不均匀问题；同时，焊缝

6、没有经历轧制过程，其组织完全为铸造组织，较之母材其性能的保证问题更加突出。这使得该钢材的焊接性问题更为复杂，需要通过控制焊接材料、焊接方法、焊接热输入、焊后热处理来实现焊缝的强韧化。目前P92钢焊接接头还存在以下的问题。1）P92钢的淬硬倾向P92钢导热性较碳钢差，焊接残余应力较大，焊接过程的热循环作用下会出现硬脆的马氏体组织，如果焊接接头刚度过大或焊接过程中含氢量又较高，有可能产生冷裂纹。因此，必须采取措施减小构件刚性并严格限制氢的来源。超（超）临界机组P92钢材的焊接工艺评定2）P92钢焊接热影响区的软化P92钢焊接时其热影响区（鉴于焊缝的多层多道焊接，热影响区似乎应该被广义地理解）中承受

7、的温度在AC1~AC3之间的不完全正火区的金属会发生部分奥氏体化。处于这些温度区间的金属的沉淀强化相不能完全溶解，在随后的热处理过程中未溶解的沉淀相发生粗化，从而造成这一区域材料的强度降低，形成软化区。情况恶劣时会在软化区会出现裂纹，降低蠕变强度。焊接热影响区的软化程度与所用的焊接规范有关，还包括预热、焊后热处理等。焊接热输入大，软化区宽。因此焊接时应严格限制焊接热输入。3）P92钢焊接接头的脆化