T91-P91钢的发展应用及其焊接性综述
- 格式：doc
- 大小：27.50 KB
- 文档页数：6
下载文档原格式
合集下载
P91钢焊接工艺
结论
该工艺参数，在焊接工艺上非常严谨，在焊接过程中，严格控制焊接参数。选用小的 焊接电流，焊层厚度不超过 3mm，焊接层间温度不超过 300℃，延长焊后热处理恒温时间，
2
加强对焊缝的焊接过程的监督，完全可以获得优秀的焊接质量。
参考文献
国家电力公司关于 T91/P91 钢焊接工艺导则 火质函[1999]34 号 A335P91 焊接工艺评定报告. 山东电建三分公司 刘宝芳、姜评章 贵州黔北电厂 4×300MW 机组工程 P91 钢管道施工焊接工艺指导 王顺林 阳城电厂 1 号机组 P91 钢管道工艺评定 洪卫、王志伟
表 ３ Ｐ９１ 钢 ＴＩＧ 焊接工艺参数
钨极直径
焊丝直径
焊接电流
电弧电压
焊接速度
正面保护
/mm
/mm
/A
/V
/mm.min-1
/L.min-1
Wce—2250
2.4
95—115
9—11
60—80
10—12
4.4 SMAW 焊
4.4.1 SMAW 焊应该注意道间温度的控制，采用小参数、多层多道焊。其工艺参数见表
5.2 恒温时间(见表 5)
壁厚／mm 恒温时间／h
d<12．5 1
表 ５ 恒温时间
12．5≤d<25 1.5—2
25≤d<37．5 2—3
37．5≤d≤50 3—3.5
5.2.1 焊接完毕需在 100—120℃的温度下恒温 1 小时，将残余奥氏体(A)全部转变为马 氏体(M)后，才能进行升温热处理。
3
P91钢焊接工艺
作者： 作者单位：
朱启闯 新疆电力建设公司石河子项目部
相似文献(10条)
1.会议论文 曾富强.王淦刚 P91钢主蒸汽管道焊接工艺及施焊技术 2004
该工艺参数，在焊接工艺上非常严谨，在焊接过程中，严格控制焊接参数。选用小的 焊接电流，焊层厚度不超过 3mm，焊接层间温度不超过 300℃，延长焊后热处理恒温时间，
2
加强对焊缝的焊接过程的监督，完全可以获得优秀的焊接质量。
参考文献
国家电力公司关于 T91/P91 钢焊接工艺导则 火质函[1999]34 号 A335P91 焊接工艺评定报告. 山东电建三分公司 刘宝芳、姜评章 贵州黔北电厂 4×300MW 机组工程 P91 钢管道施工焊接工艺指导 王顺林 阳城电厂 1 号机组 P91 钢管道工艺评定 洪卫、王志伟
表 ３ Ｐ９１ 钢 ＴＩＧ 焊接工艺参数
钨极直径
焊丝直径
焊接电流
电弧电压
焊接速度
正面保护
/mm
/mm
/A
/V
/mm.min-1
/L.min-1
Wce—2250
2.4
95—115
9—11
60—80
10—12
4.4 SMAW 焊
4.4.1 SMAW 焊应该注意道间温度的控制，采用小参数、多层多道焊。其工艺参数见表
5.2 恒温时间(见表 5)
壁厚／mm 恒温时间／h
d<12．5 1
表 ５ 恒温时间
12．5≤d<25 1.5—2
25≤d<37．5 2—3
37．5≤d≤50 3—3.5
5.2.1 焊接完毕需在 100—120℃的温度下恒温 1 小时，将残余奥氏体(A)全部转变为马 氏体(M)后，才能进行升温热处理。
3
P91钢焊接工艺
作者： 作者单位：
朱启闯 新疆电力建设公司石河子项目部
相似文献(10条)
1.会议论文 曾富强.王淦刚 P91钢主蒸汽管道焊接工艺及施焊技术 2004
锅炉钢材介绍
八、SA-210C（25MnG）介绍
SA-210C与SA-210A1的区别：
九、1Cr18Ni9Ti钢的介绍：
谢谢！
END
五、A299钢（22Mng）介绍
焊补时的预热温度推荐 ：SA299 150～200℃ ，消除应力的热处理加热 温度推荐 ：SA299 600～650℃ 。焊后热处理过程中的升、降温速度V，一 般应满足：V>250（25/δ) ℃/h 式中δ--壁厚，mm。 在300"C以下的升、降温速度一般可不控制。
六、WB36钢介绍
WB36（15NiCuMoNb5）钢，碳当量高，焊接性比St45.8/Ⅲ，A106B等 传统碳钢差，容易出现焊接质量问题。
七、SA-210C（25MnG）介绍
SA-210C（25MnG）：是ASME SA-210标准 中的钢号，是锅炉和过热器用碳锰钢小口径管，珠 光体型热强钢。我国于1995年将其移植到GB5310， 定名为25MnG。其化学成分简单，除碳、锰含量 较高外，其余与20G相近，故其屈服强度较20G高 约20%左右，而塑、韧性则与20G相当。该钢的生 产工艺简单，冷热加工性能好。用其代替20G，可 以减薄壁厚，降低材料用量，还可以改善锅炉的传 热状况。其使用部位和使用温度与20G基本相同， 主要用于工作温度低于500℃的水冷壁、省煤器、 低温过热器等部件。
二、15CrMo钢的介绍
二、15CrMo钢的介绍
电力行业一般情况要求壁厚大于等于10mm的15CrMo管子需要预热，温度为 150-250摄氏度 。
三、12Cr1MoV钢的介绍
三、12Cr1MoV钢的介绍
三、12Cr1MoV钢的介绍
三、12Cr1MoV钢的介绍
四、TP347H钢介绍
T91／P91钢的焊接及热处理
２ 焊 前 预 热、 伴 热、 后热及焊后热 处理
２ ． １ 设备 ａ ． 所用 设 备 为 ＷＫ Ｇ Ｄ Ｈ Ｌ－Ｃ型 热 处 理 自 动 控 温柜， 各种仪表及热 电 偶 等 必 须 经 过 计 量 校 验 合 格 且均在有效期限内。 ｂ ． 输入电压。交 流 ３ ８ ０Ｖ／ ２ ２ ０Ｖ± １ ０ ％， ５ ０Ｈ ｚ （ 三相四线制）； 输出电压每相 为 ０ ２ ２ ０Ｖ ， 而 且调节 １ ０ ０ ％， 输出电源线为多心橡胶铜线。 范围为 ０ ｃ ． 工作环境。环境温度为 － １ ０ ５ ０℃ ， 相对湿度 ５ ％。 ≤８ ｄ ． 热电偶 为 Ｎ ｉ Ｃ ｒ －Ｎ ｉ Ｓ ｉ 铠 装 热 电 偶。 规 格 为 ６× ８ ０ ０ｍ ｍ ， 补偿导线为铜 －康铜。 ２ ． ２ 预热 ａ ． 氩 弧 打 底 前， 环境温度应保证在 ５ ℃ 以 上， Ｔ ９ １钢焊口用火 焰 加 热， 预热温度为 １ ０ ０～１ ５ ０℃ 。
第３ ３卷 第 ２期
黑 ９ １ ／ Ｐ ９ １钢的焊接及热处理
王 珍
（ 黑龙江省火电第三工程公司 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ １ ６） 摘 要： 针对黑龙江省火电第三工程公司 Ｈ Ｇ－ １ ９ ０ ０ ／ ２ ５ ． ４－Ｙ Ｍ３型 ６ ０ ０ＭＷ 超临界火电机组安装工程， 阐述了 Ｔ ９ １ ／ Ｐ ９ １钢的焊接及热处理工艺， 从焊接设备、 焊接材料选择、 焊 接 方 法、 环 境、 坡 口 的 清 理 准 备 及 对 口、 焊 前 预 热、 伴 热、 后热及焊后热处理等方面对焊接及热处理工艺进行控制， 保证了现场 Ｔ ９ １ ／ Ｐ ９ １钢焊接和热处理工艺质量。 关键词： 焊接 ； 预热； 热处理 中图分类号： Ｔ Ｇ４ ５ ７ ． １ １ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １ ０ ０ ２－ １ ６ ６ ３ （ ２ ０ １ １ ） ０ ２－ ０ １ ４ ５－ ０ ４
(完整版)T91焊接工艺
T91焊接工艺1 T91/P91钢的焊接性能分析1.1 T91/P91钢的组织为马氏体，供货状态一般为正火+回火，属于高合金钢，焊接性较差，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等问题，必须严格按照工艺规程，方可获得满意的焊接接头。
1.2 应该严格控制焊接和热处理温度，采用较小的参数焊接是应该注意的重点。
1.3 热处理理想保温时间适当延长，有利于焊接接头常温冲击韧度的提高。
2 钢材和焊材该种钢材及其焊材部分国家牌号对照，见表1、表2。
3.1焊接设备选用带衰减的逆变式直流弧焊机3.2焊丝去除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽焊条进过350℃烘熔1.5-2h,置于80-100℃保温筒内，随用随取。
3.3坡口制备关键注意两点氢弧焊填充时预热温度取160-180℃，温度过高不利于焊工操作，易产生缺陷，还会加重根部氧化。
电弧填充时，道间温度控制在280-320℃之间，因为第一，从工艺上讲，为防止产生热裂纹和减少区的粗晶脆化，需选择小参数，以减少高温停留时间，但采用小参数，焊缝冷却速度快，容易产生淬硬组织而导致冷裂纹、这是个矛盾。
T91/P91钢的MS点转变温度大约在380℃左右，预热温度选在280-320℃，即MS点温度附近，既能保证高温停留时间短，又能使马氏体转变时冷速缓慢，并形成自回火马氏体，解决了既要采用小参数，又不能让焊接冷速太快的矛盾。
第二，从手工操作上讲，该种钢的焊条在300℃左右的预热温度下，有最佳操作性能，熔滴过渡及铁水流动性和飞溅都明显改变。
4. TIG打底焊4.1 为防止T91/P91钢焊缝根部氧化，焊前在管内冲氩保护。
冲氩保护范围以坡口轴向中心为基础，各侧各250-300mm处贴上两层可溶纸（可用报纸代替）。
用浆糊粘住，做成密封气室。
利用细钢管把头敲扁插入焊缝内（有探伤孔控的管道可从探伤孔充氩），大管流量为20-30L/min，小管流量一般为10-15L/min，冲氩时，当感觉氩气从焊缝间隙轻微返出时（也可用打火机是否熄灭来判断）。
T91／P91钢的性能分析及焊接工艺
热 电厂 、 山发 电厂等 ， 获得 了较 好 的效 果 。 唐 都
１ Ｔ ｌ Ｐ １钢 的化 学成 分 和 主 要 物 理 性 能 ｇ／ ９
１ １ Ｔ ｌ Ｐ １的化 学 成分 和 强化 原理 ． ｇ ／ ９
Ｔ １ Ｐ １ 的 Ｍｓ 在 ３ ０～ ０ ｏ 间 ， 点 ９／ ９ 钢 点 ８ ４ ０Ｃ之 Ｍｆ 在 １０～１０℃ 之 间 。Ａ Ｔ ２ ３和 Ａ ３ ０ ２ Ｓ ＭＡ １ ３ ５标 准 给 出 的 Ｔ ｌ Ｐ ｌ钢 的正 火温 度 为 １ ４ ℃ ， ｇ／ ｇ ０ ０ 瓦鲁 瑞克 一 曼
材 加工 工 艺 。
在 强化 原 理 方 面 的差 别 是 ： Ｍ１ Ｅ ２等 钢 主 要 依
的蠕 变 断裂 强度 可 以达 到 １０ ａ ０ 。 ＭＰ １８ ９３年和 １８ ９４年 ， 国 Ａ ＭＬ 美 Ｓ Ｅ将 Ｔ １Ｐ ｌ纳 ９／ ｇ
入 了标 准 ， 示 为 Ｓ ２ ３一Ｔ １ Ｓ ３ ５一Ｐ １ 表 Ａ１ ９／ Ａ ３ ９ 。这 种
Ｏ 引 言
１７ ９４年 ， 国能源 部 委托 橡 树 岭 国家 实 验 室 与 美 燃烧 工 程公 司联 合 研究 在 ９ ｒ的基 础 上进 行 改进 的 Ｃ ９ｒ Ｃ 一１ Ｍｏ钢 （ ９／ ９ ） 其 各 方 面 的 性 能 都 优 于 Ｔ １Ｐ １ ，
Ｅ ２和 Ｆ ２ Ｘ Ｏ ｒ Ｖ１ １ ， Ｍ１ １ （ ２ Ｃ Ｍｏ ２ ） 它在 ５ ３ 下 １ ９℃ ０万 ｈ
与钢 的质 量 比在 ２ ５～３ ￣ ｇ的水 平 ， 时碳 的 质 ０ｐ ／ ｇ 同
量 分数 也 较高 。 （ ）９ ／ ｇ ２ Ｔ １Ｐ ｌ钢 采用 了 Ｎ ， Ｎ进 行微 合金 化 。 ｂ Ｖ，
（ ）９ ／ ９ ３ Ｔ １ Ｐ １钢 采用 了控 轧 、 冷 的 （ ＭＣ 成 控 Ｔ Ｐ）
１ Ｔ ｌ Ｐ １钢 的化 学成 分 和 主 要 物 理 性 能 ｇ／ ９
１ １ Ｔ ｌ Ｐ １的化 学 成分 和 强化 原理 ． ｇ ／ ９
Ｔ １ Ｐ １ 的 Ｍｓ 在 ３ ０～ ０ ｏ 间 ， 点 ９／ ９ 钢 点 ８ ４ ０Ｃ之 Ｍｆ 在 １０～１０℃ 之 间 。Ａ Ｔ ２ ３和 Ａ ３ ０ ２ Ｓ ＭＡ １ ３ ５标 准 给 出 的 Ｔ ｌ Ｐ ｌ钢 的正 火温 度 为 １ ４ ℃ ， ｇ／ ｇ ０ ０ 瓦鲁 瑞克 一 曼
材 加工 工 艺 。
在 强化 原 理 方 面 的差 别 是 ： Ｍ１ Ｅ ２等 钢 主 要 依
的蠕 变 断裂 强度 可 以达 到 １０ ａ ０ 。 ＭＰ １８ ９３年和 １８ ９４年 ， 国 Ａ ＭＬ 美 Ｓ Ｅ将 Ｔ １Ｐ ｌ纳 ９／ ｇ
入 了标 准 ， 示 为 Ｓ ２ ３一Ｔ １ Ｓ ３ ５一Ｐ １ 表 Ａ１ ９／ Ａ ３ ９ 。这 种
Ｏ 引 言
１７ ９４年 ， 国能源 部 委托 橡 树 岭 国家 实 验 室 与 美 燃烧 工 程公 司联 合 研究 在 ９ ｒ的基 础 上进 行 改进 的 Ｃ ９ｒ Ｃ 一１ Ｍｏ钢 （ ９／ ９ ） 其 各 方 面 的 性 能 都 优 于 Ｔ １Ｐ １ ，
Ｅ ２和 Ｆ ２ Ｘ Ｏ ｒ Ｖ１ １ ， Ｍ１ １ （ ２ Ｃ Ｍｏ ２ ） 它在 ５ ３ 下 １ ９℃ ０万 ｈ
与钢 的质 量 比在 ２ ５～３ ￣ ｇ的水 平 ， 时碳 的 质 ０ｐ ／ ｇ 同
量 分数 也 较高 。 （ ）９ ／ ｇ ２ Ｔ １Ｐ ｌ钢 采用 了 Ｎ ， Ｎ进 行微 合金 化 。 ｂ Ｖ，
（ ）９ ／ ９ ３ Ｔ １ Ｐ １钢 采用 了控 轧 、 冷 的 （ ＭＣ 成 控 Ｔ Ｐ）
T91_P91钢管在电站锅炉上的应用
NFA 49213
热轧和冷拔 无缝 铁素体 合金 钢锅 炉过 热器和 热交换器管 , 钢号 T UZ10CDV N b09-01
NFA 49219
石 油 和 化 工 用 热 轧 和 冷 拔 无 缝 管 , 钢 号 TU Z10CD VN b09-01
G B5310 — 95 高压锅炉用无缝钢管 , 钢号 10Cr9M o1V N b
R x ≥2 , α=0 ～ 180°, 且 S x ≥0 .083 , 应冷弯 成型 。弯头表面硬度为 175 ～ 250HB 可不进行热 处理 。 硬度大于 250HB , 进行局部消除应力热处 理。 2 .1 .2 小 R (R =180°)弯头
R x(R/ D)=1 .0 ～ 0 .66 属于小 R 范围 。 (1)当 S x ≥0 .10 时 , 先冷弯成 R x =1 .5 , 再 中温(788°C 以下)加 热 进行 一次 热 精整 , 达到 R xmin =0 .66 。硬度在 175 ～ 250HB , 可不进行热 处理 , 如硬度大于 250HB , 应进行 788°C 以下的局 部消应处理 。 (2)当 0 .083 ≤S x ≤0 .10 时 , 先冷弯成 R x = 1 .75 , 再中温加热进行热精整 , 达到 Rx =1 .0 。再 进行中温加热两次精整到 R x min =0 .66 , 达到硬 度在 175 ～ 250HB , 可不进行热 处理 。 如 硬度大 于 250HB , 进行局部消应热处理 。 总之 , 在弯管方面 , 各锅炉制造厂都不同程度
钢管的弯制是锅炉蛇型管部件制造的主要工 序之一 , 锅炉钢管的弯管性能是钢管的一项重要 工艺性能 。弯制 T 91 管和 P91 管时 , 机器必须有 足够功率并且装有使弯制部件保证正确导向的工 具 。不论是热弯还是冷弯 , 用装有反向推进传动 装置的弯管机能获得最佳效果 。
T91、P91钢焊接材料的发展与应用
动化焊材 方向发展， Ｏ 实 如Ｃ ： 心焊丝、 药芯焊丝、 埋弧焊丝、 烧结
焊剂、 铝合金焊丝等。 （）中、 ２ 小企业向特色产品、 特定市场经营方向发展。开发 特色产品和特定市场， 有助于企业集中人力、 地域优势， 避开市 场上低品位焊材的价格战。 （）加大研究、 ３ 开发的投人， 提高老产品的品质、 开发高技
的实际问题方面 德国曼内斯曼公司进行了长期的试验， 以验证 材料的特性， 主要是弥散特性及蠕变强度， 并进一步发展和测试
ｒ 焊接材料
目前， 世界上主要生产锅炉管和大直径厚壁管的钢厂均已
代末， 利时的ｌｇ 冶金研究中心第一次详细说明了“ 比 ｉｅ ｅ 超级 ９ Ｃ＂ 材料牌号为Ｅ １， ６ 年法国电力公司（Ｄ ） ％ 钢， ｒ Ｍ ２１ ４ ９ Ｅ Ｆ 批准 温度高达６０℃的过热器和再热器可以使用 Ｅ １， ２ Ｍ ２替代过去使 用的不锈钢管。２ 世纪 ６ ０ ０年代末， 德国研究开发了１％铬钢 ２ Ｘ０ ｒｏ １１Ｘ０钢） １ ９年正式纳人 ＤＮ７７ ２ＣＭ Ｖ２（ ２ ，９ ７ Ｉ１１５标准中， Ｘ０ ２ 钢与２２Ｃ 一 ｍ 及 １Ｃ１ ．５ｒ Ｉ ｏ ２ ｒ ｏ Ｍ Ｖ钢相比， 具有更高的蠕变 强度， 由于碳含量高， 故焊接性能差； 较后同一系列的其他钢种， 如瑞典的Ｈ ９ 日 Ｔ ， 本的 Ｈ Ｍ Ｍ相继出现；９４年， Ｃ９ １ ７ 美国能源部 委托橡树岭国家实验室（ Ｒ Ｌ 研究用于液体金属快中子增殖 ＯＮ ） 堆计划的钢材， 开始研究改进的９ｒ Ｉ ｏ Ｃ 一 ｍ 钢种， 并进行了 性能 试验。１８ 一 ９４ ９０ ］８ 年美国、 英国、 加拿大等国家先后在过热器、 再热器上用 １１ ９ 代替 Ｔ３１Ｔ３７和 Ｔ３４等不锈钢材料。 Ｐ２ ，Ｐ４ Ｐ０ １８ 年， ９３ 美国Ａ Ｍ Ｓ Ｅ和 ＡＴ ＳＭ先后批准将改进的９ ｒ Ｉ ｏ Ｃ 一ｍ 钢 分别载于 Ｓ２３和 Ａ １ Ａ１ ２３标准中。１８ ９５年美国电力研究所 （Ｐ Ｉ进行了改进嫩煤电厂的 １ ３号课题研究， Ｅ Ｒ） ４ ０ 对于可燃用 硫份、 灰份高的低价劣质煤的主汽压力和温度更高的超临界锅 炉， 选用１１ ９ 作为水冷壁管材。１８ 年法国瓦香海克工业公司 ９７ 针对Ｔ１Ｐ１ ２ 和Ｅ １ 的比较评估研究发表技术报告认 ９／９ 与Ｘ１ Ｍ 〕 ２ 为， １Ｐ１ Ｔ ／９ 有明显的优点， ９ 强调要从 Ｅ １ 转为使用 １１Ｐ１ Ｍ２ ９／９
火力发电厂新材料T91_P91钢性能综述_李志翔
焊接方法 , 国内很多采用钨极氩弧焊打底 、手 工电弧焊进行中间层填充与盖面层焊接的方法 。钨 极氩弧焊打底时 , 管子内充氩气保护 , 防止氧化 , 有利于单面焊双面成型和根部焊透 , 保证焊缝质 量 。而中间层与盖面层用手工焊 , 可以提高工效 。
焊接材料 , 选用与母材成分基本相同的同类焊 材 。焊材的合金 (尤其是 Cr 、Mo) 含量必须与母 材相同 , 一保证焊接接头与母材有相同的高温强 度 、高温蠕变性能与抗氧化性能 。同时也要控制合 金成分 , 改善钢的焊接性 。如 Nb 、V 都是强碳化 物形成元素 , 对改善钢的转变特性 、细化晶粒 、提 高焊缝金属的韧性和抗冷裂纹性能具有重要作用 , 但是当 Nb 、V 含量过高时 , 也会提高中合金耐热 钢焊缝金属的热裂纹和再热裂纹倾向 。因此中合金 耐热钢焊材中的 Nb 含量一般控制在 012 %以下 , V 含量控制在碳 (C) 含量的 2 - 3 倍 。此外 , 还应 选用低氢型超低氢型焊材 , 严格保管与使用 。 413 焊接前后热处理
1 前 言
T91/ P91 钢是一种改进型马氏体耐热钢 , 该材
一介绍 。
2 T91/ P91 钢的发展概述
料具有良好的高温热强性和抗氧化性能 , 与其他合
T91/ P91 钢是在 T9 (9Cr - 1Mo) 钢的基础上
金耐热钢 (如 12Cr1MoV 、钢 102 等) 相比 , 在同 通过涂加 V 、Nb 、N 等合金元素而形成的一种改
32 年
卷 3月
云南电力技术 YUNNAN EL ECTR IC POWER
Vol132No11 Mar12004
火力发电厂新材料 T91/ P91 钢性能综述
李志翔 李晓平 赵永强
(云南电力试验研究院 (集团) 有限公司 , 云南 昆明 650051)
焊接材料 , 选用与母材成分基本相同的同类焊 材 。焊材的合金 (尤其是 Cr 、Mo) 含量必须与母 材相同 , 一保证焊接接头与母材有相同的高温强 度 、高温蠕变性能与抗氧化性能 。同时也要控制合 金成分 , 改善钢的焊接性 。如 Nb 、V 都是强碳化 物形成元素 , 对改善钢的转变特性 、细化晶粒 、提 高焊缝金属的韧性和抗冷裂纹性能具有重要作用 , 但是当 Nb 、V 含量过高时 , 也会提高中合金耐热 钢焊缝金属的热裂纹和再热裂纹倾向 。因此中合金 耐热钢焊材中的 Nb 含量一般控制在 012 %以下 , V 含量控制在碳 (C) 含量的 2 - 3 倍 。此外 , 还应 选用低氢型超低氢型焊材 , 严格保管与使用 。 413 焊接前后热处理
1 前 言
T91/ P91 钢是一种改进型马氏体耐热钢 , 该材
一介绍 。
2 T91/ P91 钢的发展概述
料具有良好的高温热强性和抗氧化性能 , 与其他合
T91/ P91 钢是在 T9 (9Cr - 1Mo) 钢的基础上
金耐热钢 (如 12Cr1MoV 、钢 102 等) 相比 , 在同 通过涂加 V 、Nb 、N 等合金元素而形成的一种改
32 年
卷 3月
云南电力技术 YUNNAN EL ECTR IC POWER
Vol132No11 Mar12004
火力发电厂新材料 T91/ P91 钢性能综述
李志翔 李晓平 赵永强
(云南电力试验研究院 (集团) 有限公司 , 云南 昆明 650051)
T91／P91 钢焊接工艺及参数的优化
T91／P91 钢焊接工艺及参数的优化T91／P91钢广泛用于锅炉过热器、主蒸汽及再热器管道。
各电站单位对其进行了焊接工艺评定试验，总的说来大同小异，虽说工艺方案己基本运用成熟，但其焊接工艺及参数还有待进一步优化。
1 T91／P91钢的焊接性分析1.1 T91／P91钢的组织为马氏体，供货状态一般为正火＋回火，属于高合金钢，焊接性较差，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等间题，必须严格按照工艺规程，方可获得满意的焊接接头。
1.2 应该严格控制焊接和热处理温度，采用较小的参数焊接是应注意的重点。
1.3 热处理保温时间的适当延长，有利于焊接接头常温冲击韧度的提高。
2 钢材和焊材该种钢材及其焊材部分国家牌号对照，见表1、表2。
3 焊前准备3.1 焊接设备选用带衰减的逆变式直流弧焊机。
3.2 焊丝去除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽。
焊条经过 35O℃烘焙 1.5—2 h，置于 8O—10O℃保温筒内，随用随取。
3.3 坡口制备关键注意两点第一，钝边厚度不超过2mm，以防铁水流动性差而造成根部未熔合。
第二，坡口及其内外两侧 15—2O mm 范围内打磨至露出金属光泽。
3.4 对口3.4.1 T91／P91钢在不预热条件下焊接裂纹可达10O％，所以不得在管道上焊接任何临时支撑物，不得强行对口，以１少附加应力。
3.4.2 小口径管道对口间隙控制在1.5—2.5mm之间，大口径管道对口间隙控制在3—4 mm 之间，间隙太大，不易操作，容易产生未熔焊接头；间隙太小，易产生未焊透的缺陷。
3.4.3 该钢种材质特殊，对口方法一般有两种。
一种是在坡口内侧使用定位块（Q235材质）点固焊口，点固前一般用火焰预热，该方法预热温度不容易控制，而且管壁温差较大，易产生内应力。
远红外加热片从工序上讲是在对好焊口后才进行绑扎，也无法采用电阻加热，所以这种对口方法不宜采用。
另一种是采用自制专用夹具（见图1），此夹具制作简单，成本低廉，一种规格的管径制备其对应的夹具。
T91 焊接工艺
T91/P91焊接新疆机电职业技术学院赵辉一、T91/P91的发展及其特点1．T91/P91的由来和发展1974年，美国能源部委托橡树岭国家实验室（ORNL）与燃烧工程公司（CE）联合研究用于液体金属快中子增值计划的钢材，开始在9Cr钢的基础上进行了改进工作，改进了的9Cr-Mo钢各个方面的性能都优于EM12和F12（X20CrMoV121），其在593℃下10万小时的蠕变断裂强度可达100Mpa。
1983-1984年，美国ASME将T91/P91纳入标准，表示为X10CrMoV91。
1987年，法国瓦鲁瑞克公司针对T91与EM12和F12三种钢材发表了评估报告，认为T91/P91具有明显的优点。
20世纪80年代末，德国也从F12转向T91/P91，并进一步发展焊接材料。
二十世纪八十年代后期, 1987年引进该钢种并在电厂应用。
二十世纪九十年代，我国陕西的蒲城、天津的杨柳青、四川的珞璜等电厂已经使用P91钢的蒸汽主管道。
进入二十一世纪后，宝钢对T91/P91钢材进行研发生产，目前国内T91/P91钢材性能已和进口钢材相当。
2．T91/P91钢材的特点T91 /P91钢被高参数火力发电机组广泛应用，是因为该钢种的使用性能具有以下优点：与不锈钢相比，该钢具有低的热膨胀系数和良好的导热性能；该钢具有较高的室温抗拉强度，σb最高可达770 MPa，而且塑性也较好；该钢的冲击韧度和材料脆性转变温度明显优于同类X20 和EMl2 钢；该钢具有更高的高温持久强度和许用应力，它在550 ℃高温经过105 h 运行后的高温持久强度是T22 钢的2 倍；在540 ℃～610 ℃内的许用应力明显高于T22 TP304H和X20钢；该钢具有良好的整管弯曲加工性能; 该钢的高温疲劳性能优于T22和TP304H 钢，高温抗氧化性能也远高于T22钢。
二、T91/P91的化学成分和力学性能1．T91/P91的化学成分化学成分的变化是导致金属力学性能改变的主导因素。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
T91/P91钢的发展应用及其焊接性综述- 建筑技术
当今火力发电锅炉机组以大容量、高参数、超临界为发展趋势。
为确保机组设备安全、可靠运行,提高生产效率和经济效益,满足高温、高压管道的需要,但热强性高、工艺性好、价格低廉材料的开发则是最关键的问题。
P91钢具有高温持久强度和抗蠕变断裂性能,与T22(10CrMo910)钢相比在相同使用温度和压力的条件下,管壁厚减薄50%;与奥氏体钢相比,膨胀系数较小、热传导性好,热裂纹倾向小,价格也相对便宜,使得P91钢成为高温过热器联箱、主蒸汽管道等高温、高压管道的首选及替代钢种。
无论是使用性能,还是经济性,P91都表现出了它的优越性,其使用量也正在不断增加。
但国内对其焊接工艺还处于研究和完善阶段,其个别性能指标不理想,如常温下的冲击韧性偏低。
因此,研究和开发适合的焊接工艺和焊后热处理工艺,对指导焊工培训和现场焊接需要,具有重要的现实意义和经济价值。
一、T91/P91钢的主要性能
T91/P91钢是一种改进的9Cr-1Mo钢,它是在9Cr-1Mo钢的基础上通过添加V、Nb、N等合金元素,采用纯净化、细晶化冶金技术。
以及微合金化和控轧、控冷等工艺。
开发出的新一代中合金耐热马氏体钢。
其常温下屈服强度σs≥415MPa,抗拉强度σb≥585MPa,断面收缩率δ≥20,硬度HB≤250。
T91/P91钢在正火并经730～760℃回火热处理后,金相组织呈典型的马氏体骨架结构,导致M23C6铬碳化物沉淀在马氏体骨架的边缘,并形成MX形的V/Nb碳氮化物。
在较粗的M23C6碳化物及内部较细的沉淀转换成细箔之后,会发现次微粒内较大的错
位密度,这种高位错密度的细次晶粒结构是T91/P91具有高温蠕变强度的决定因素。
房娟、周爱军通过对接焊缝、采用氩弧焊+埋焊(GTAW+SAW),经732～766℃,保温时间240min热处理获得σb≥660MPa,焊缝维氏硬度HV10≥183。
二、T91/P91钢的发展背景与研究现状
20世纪70年代美国在实验室改进原有的9Crl-1Mo钢,80年代初确定改良型钢为T91/P91钢。
接着1983年T91/P91钢获美国ASME 认可,80年代末德国从F12钢转向使用T91/P91钢,90年代初日本大力推广T91/P91钢。
目前世界主要生产锅炉管和大直径厚壁管的钢厂,均已完成了T91/P91钢工业化生产研究。
其中日本、德国、法国等国家的钢厂已向全世界供应T91/P91钢管。
到目前为止,国外进口的焊接材料主要品牌有:英国曼切特、日本神钢、美国阿克斯、瑞典伊萨、美国华盛顿、法国沙福等。
八十年代后期,我国也开始对P91的生产及焊接进行了初步的研究,并且取得一定进展,但与国外生产厂家相比还有一定的距离。
经过20年多年对T91/P91钢的研究和开发,证明工作温度在550℃～650℃时,仍具有较好的综合性能,所以,在相等内径情况下,可显著减少钢管壁厚和重量。
在550℃、25MPa压力下钢管壁厚及重量减少更为优良。
由于壁厚及重量的减少,无论是钢管的支撑部件、装备总重量还是装备所占用的空间都大为减少,具有良好的经济性,因此,T91/P91钢在火力发电机组工件使用中具有非常宽广的应用前景。
目前,国内对T91/P91的研究主要集中在焊接工艺、焊接接头冲
击韧性、焊接脆性、焊后热处理和焊接热影响区等方面。
1.T91/P91钢的焊接性
(1)裂纹倾向
在实际生产中,焊接过程中产生的裂纹是焊件安全工作过程中最大的隐患。
P91钢具有较高的高温蠕变断裂强度,低的热膨胀性,良好的导热性,较好的加工性和抗氧化性能。
但是P91钢是中高合金,合金元素总含量大于13%,导致Ms点升高,使焊缝组织即使在空冷条件下也会得到马氏体,这说明该钢材的淬硬倾向大,冷裂纹敏感性强。
当P91钢在不预热条件下进行焊接时,不论用手工电弧焊或钨极氩弧焊在焊接接头的表面或内部,产生裂纹的机率是100%,可以说P91具有较大的冷裂纹倾向。
冷裂纹产生的因素有三个:一是P91钢属于空冷马氏体钢,在组织上有敏感性;二是在焊后的马氏体转变中,氢以过饱和状态残留在马氏体中,促使该区域进一步脆化;三是由于焊后的马氏体相变,使接头处的组织应力增大。
这三个因素的共同作用,使P91钢对冷裂纹较为敏感。
因此,P91钢焊接时应采取相应的措施以减少焊接冷裂纹。
但P91焊件具有较小的截面尺寸,有效地降低了焊件壁厚,减少了材料用量,同时相对高的热传导性与低的热膨胀率,减小了热裂纹倾向。
(2)减小裂纹产生措施
目前,国内T91/P91钢的焊接一般采用全氩弧焊(针对T91)或氩弧焊打底手工电弧焊盖面,因此进口焊接材料主要是手工电焊条以及TIG氩弧焊丝。
一般的讲合金过渡方式能有效地减少焊接裂纹倾向,
手工电弧焊用焊条使焊缝金属合金化有药皮过渡和焊芯过渡两种方式。
目前,从国内进口的焊条来看,多采用药皮过渡,这种过渡方式存在合金过渡损失和焊缝脱渣困难两方面的问题,但这种将主要合金设计于药皮的焊条的最大优点是制造成本低廉,因此,在实际生产中仍在大量使用。
采用钢芯过渡合金导致制造成本较高,但可以保证焊缝成分的均匀、可靠,减少合金元素的损失,更重要的是焊条的焊接工艺性能好。
还有一个方面就是焊接实验过程中,焊接工艺的实验过程与现场实施存在的不同,因此应严格按有关标准制定焊接工艺,并确保工艺不折不扣地在现场实施。
(3)预热与焊后热处理
当预热温度提高到200℃～300℃时,就可避免冷裂纹的产生。
但不能超过300℃,防止焊缝组织烧损和焊接缺陷的产生;焊后应及时进行高温回火热处理,防止产生冷裂纹。
赵立通过实验研究了P91焊接过程中产生焊接弧坑的原因以及控制弧坑产生的过程,认为选用工艺性能好的焊材,控制焊缝成形,注意层间清理,打磨焊缝的收弧弧坑,均是避免P91层间焊接裂纹产生的有效手段。
2.焊缝的冲击韧性与焊后处理
T91/P91马氏体钢的焊接技术,最近几年才在有关单位进行较深入的试验研究,在实际工程中P91钢厚壁管焊接接头存在常温冲击韧性低和冲击韧性分散度大的问题。
例如:P91钢厚壁管母材的冲击韧性一般能达到180J以上,而焊接接头的冲击韧性有时只有5J,远远低于母材,但经过焊后回火热处理焊
接接头的冲击韧性可以得到改善。
一些实验证明T91钢焊后热处理对焊缝及母材组织性能的影响,结果表明,在740～780℃之间回火,焊缝硬度为264～237HV,回火马氏体板条特征明显,可以获得优良的焊接接头性能;回火温度超过780℃,焊缝板条马氏体特征消失,母材回火索氏体中碳化物产生偏聚,硬度、塑性明显降低。
贺振宇通过稳定焊接及热处理电源,采用小参数多层多道焊保证晶粒细化,控制升降温速度及道间温度并延长热处理保温时间可保证焊缝冲击韧性。
三、结语
总的来说,国内对T91/P91钢焊接材料的研究和应用还处于由引进和消化吸收国外技术和产品向自主开发研制的过渡阶段,与工业发达国家相比,在产品质量的稳定性、产品的种类等方面尚存在很大的差距;焊接材料的生产和应用的规范化、标准化也有待加强;T91/P91异种钢焊接专用材料及相应的焊接工艺是电力生产中急需解决的现实课题;同时,随着以T91/P91钢为基础成分的新的改良钢种的进入市场,相应的焊接材料的开发和焊接工艺的研究是必不可少的。
从现实国情出发,我们只能认真分析国外已开发的新材料的性能与成本,对使用材料进行复核试验,掌握其工艺及使用性能,通过进口钢材在锅炉上的使用,形成我国锅炉用钢系列,形成一定的标准,并促进冶金工业将先进的锅炉耐热钢国产化,以实际的工程施工需要为前提,满足我国电力行业现行标准规定。