P91钢焊接工艺及超声波检测探讨.doc

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1、P91钢焊接工艺及超声波检测探讨摘要：P91钢材焊接过程处理不当易产生危害性缺陷裂纹，要严格控制焊接工艺和焊后热处理。对于焊后超声波检测，由于声速不同，检测时应注意缺陷的定位准确问题。Abstract：IncorrecttreatmentintheweldingprocessofP91steelmayproduceharmfulcracks,soitshouldbestricttocontrolweldingprocedureandpost-weldheattreatment.Inthepost-weldultrasonictesting,duetothedifferent

2、soundspeed,detectionshouldpayattentiontotheproblemoftheaccuratepositioningofthedefects.关键词：P91；焊接工艺；超声波检测Keywords：P91；weldingtechnology；ultmsonictesting中图分类号：TG44文献标识码：A文章编号：1006-4311(2016)19-0138-020引言随着火电机组参数不断提高，釆用的钢材种类也越来越多。近年来，P91钢材广泛应用于电站锅炉主蒸汽、热段管道上，但由于P91钢属于马氏体钢，具有相当高的空冷特性，焊接过程处理不当易

3、产生裂纹、未熔合等危害性缺陷，这些危害性较大的缺陷能否有效的检出直接关系到机组能否安全运行，对于这些壁厚较厚的大管道射线检测不适用的情况下，采用超声波检测，对缺陷的定性和定位的修正尤为关键。1P91钢的特性P91钢属于马氏体钢，英优越性能来自于提纯处理，净化钢的纯度，控制轧钢，细化晶粒，杂质含量极低，同吋加入Ti、V、Nb等冇益的微量元素，再轧制变形诱发C、N化物的析岀，促成晶粒细化（具体化学成分和力学性能见表1、表2）。P91钢高温空冷有明显的淬硬倾向，主要问题是接头的冷裂纹和过热脆化，淬硬性是产生冷裂纹的根本原因之一，而产品结构厚度或接头拘束度越大，钢屮含碳量越高，则冷

4、裂倾向就越大，加之马氏体钢导热性差，焊接残余应力大，如再加上有氢作用，冷裂倾向就很明显。2P91焊接工艺的控制%1对预热温度和层间温度的合理控制可以降低焊接残余应力，从而达到防止焊缝产生冷裂纹的冃的。为了防止冷裂纹，P91钢的预热温度为200〜220°C,层间温度为200~300°C即可，适合的温度下马氏体转变时的冷却速度会减慢，产生“自回火”现象，形成回火马氏体，既防止了冷裂纹的产生，又提高了焊缝的韧性。%1焊后热处理应在焊接完成后，焊件温度降至80~100°C，保温lh〜2h后立即进行，焊后热处理除执行DL/T819的规定外，还应执行下列规定:1）对直径大于或等于273

5、mm的水平管道加热时，应采用分区控温的方法进行加热，解热装置与热电偶的布置耍求应符合DL/T819的规定；2）采用SMAW填充盖面的焊接接头，焊后热处理恒温时间应不少于2ho%1焊接线能量的影响。通过试验证明：焊层厚度为4.lmm吋Ak二14〜29J,焊层厚度为2.8~3.Omm时Ak二58J,这是因为后一层焊道对前一层焊道有一定的“回火效应”,如果焊层厚，这种“回火效应”就不明显了。焊层厚度是焊接线能量的直观反映，因此要获得韧性高的焊接接头，应采用小的焊接线能量。影响焊接线能量的因素有两个：焊接速度和焊接电流。降低焊接线能量耍综合考虑调节焊接电流和焊接速度两个参数，不能单

6、纯地降低焊接电流。焊接电流降得过低，熔池的铁水黏度大，流动性差，易造成未焊透、未熔合、夹渣等缺陷，所以应保证在铁水拉得开的情况下增加焊接速度，达到降低线能量的目的(焊接工艺见表3)。1P91钢声速的计算根据声波计算的公式在纵波情况下CL二[E/pX(1-u)/(1+u)(1-2卩)]1/2(2)在横波情况下CT=[E/pXl/2(1+u)]1/2式中：E弹性模量；Q介质密度；L泊松比。我们从相关资料查得P91钢在室温下：E=2.20X105MPa；Q=7.78t./m3；1=0.29将以上数据代入式中计算得出：CLP91二6087.39m/s；CTP91二3310.64m/

7、s。4声速对超声波探伤的影响4.1对K值的影响根据声学折射定律Sina/CL二SinB普/C普二SinBP91/CP91可以得岀不同标称K值的探头在P91钢中K值，如在普通钢中K2.5的探头，在P91中为K3,在普通钢中K3的探头，在P91中为K3.47。4.2对缺陷定位的影响声速的变化影响K值的变化，因此在普通试块上调整好扫描速度后，去检测P91时，深度指示发生了变化。假设探测同一深度H的反射体，其回波时间分别为：tp91=2h/（CosBP91CP91）t普二2h/（CosB普C普）根据超声波探伤的原理，缺陷反