T92钢焊接工艺及热处理过程控制

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1、T92钢焊接工艺及热处理过程控制陈美成李小平【摘要】本文是针对惠来电厂1000MW超超临界机组T92高合金且外径≤89mm的小口径管道焊口焊接及热处理工作。T92钢的应用给焊接及热处理带来了许多的新问题，其中主要需要解决的有焊接接头脆化、软化和高温时效倾向等。为解决这些问题，我惠来焊接专业公司在单位已有的工艺评定及相关电力行业标准基础上结合本工程濒临海边的状况做了大量且细致地工作，积累了较为丰富的实践经验和资料。现对新型耐热钢SA213-T92的焊接工艺方法及热处理过程进行了分析与探讨。【关键词】SA213-T92小口径管焊接热处理1、概述惠来电厂一期工程3、4号机组为2×1000MW超超

2、临界燃煤发电机组（4号机组为我单位首台总承包的百万机组）。本工程濒临南海，风速较大，风力强劲，因此在强风中的施工措施需要高度重视，尤其是对高合金焊口的组合、焊前预热、焊接操作及焊后热处理的防风措施，施工方案及施工时机的选择都需要认真考虑。4号机组锅炉水压范围焊口约55000个，高空安装焊接工作量大，热处理工作量大，需热处理的焊口总数约20000个，超过600MW超临界机组一倍以上。其屏式过热器、高温过热器、高温再热器等部件大都采用SA-213T92材质（见下表），仅前三个部件的焊口数量就达到3108个，具体见下表。部件名称母材规格(mm)母材钢号焊口数量(个)焊接方法热处理恒温时间屏式过热

3、器φ45×9.8SA-213T92950TIG120min屏式过热器φ50.8×11SA-213T9238TIG120min高温过热器φ45×11SA-213T92900TIG120min高温过热器φ50.8×12.5SA-213T9236TIG125min高温再热器φ50.8×4.5SA-213T921184TIG60min合计3108SA-213T92为新钢种，焊接难度高，焊接过程控制较T91钢更加严格。加之受热面管子直径小、管壁厚、管排间距小、施焊困难，再加之本地常有强风的特殊施工状况，给焊接及热处理操作平添了诸多困难。2、SA213-T92钢焊接与热处理工艺原理SA213-T92钢

4、是在SA213-T91钢的基础上加入了1.7%的钨（W），同时钼（Mo）含量降低至0.5%，用钒、铌元素合金化并控制硼和氮元素含量的高合金铁素体耐热钢，通过加入W元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度。在焊接方面，除了有相应的焊接材料，并由于W是铁素体形成元素,焊缝的冲击韧性有所下降外，其余对预热、层间温度、焊接线能量，待马氏体完全转变后随即进行焊后热处理以及热处理温度、恒温时间两种钢的要求都是比较相近的。2.1SA213-T92钢具有优良的常温及高温力学性能，通过加入W元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度，SA213-T92钢的工作温度可达630℃。SA213-T92钢的化学成分和常温

5、机械性能如表1和表2所示。表一SA213T92钢的主要化学成分（﹪）元素CSiMnCrNiMoVWNbNBALSP下限0.07----0.38.5----0.30.051.50.040.030.001-------------上限0.130.50.69.50.40.60.252.00.090.070.0060.040.010.02表二SA213T92钢常温机械性能材料屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）延伸率（﹪）弯曲角（°）硬度（HB）AKV(EN标准)（J）SA213T9244062020180≤250412.2 SA213-T92钢中碳的含量保持在一个较低的水平是为了保证最佳的加工性

6、能，高温蠕变断裂强度非常高，抗腐蚀性能好，提高了耐热钢的工作温度，减少了钢材的厚度，降低了钢材的消耗量，降低了管道热应力。2.3 用于替代电厂锅炉的过热器和再热器的不锈钢，用于极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道，其热传导和膨胀系数也远优于奥氏体不锈钢。2.4 由于SA213-T92钢的含碳量低于T91钢材，是低碳马氏体钢，须在马氏体组织区焊接，其预热温度和层间温度可以大大降低，据国外资料研究，通过斜Y型焊接裂纹试验法测定的止裂预热温度为100~250℃。3、SA213-T92钢焊接与热处理施工工艺要点3.1 焊接方法及材料SA213-T92钢焊接工艺采用：TIG。焊丝采用MTS616,型号为

7、：ER90S-G，氩弧焊打底及填充第1层（道）时，为防止焊缝根部氧化，焊缝背面必须进行充氩保护。焊接工艺参数见表三。表三SA213-T92钢焊接工艺参数焊层道号焊接方法焊丝规格电流极性电流范围电压范围1层TIGΦ2.4直流正接100-1159-112层TIGΦ2.4直流正接115-1209-113层1-2道TIGΦ2.4直流正接115-1209-11中间及盖面层TIGΦ2.4直流正接120-1259-113.2 对口前防