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T91 焊接质量控制关键词：T91；焊接质量；焊接工艺；焊后热处理摘要：T91钢焊接质量控制至关重要，从影响焊接质量的5个因素着手，结合多年来的焊接实践经验，分别阐述了人员、设备、材料、工艺、环境等方面的控制要点，指出了容易产生缺陷的关键点，并对不同焊接方法的质量控制过程进行了详述，分析了焊接工艺对接头性能的影响，最后对预防和消除不合格焊接提出了控制措施。
0前言T91钢在我国已有十几年的应用历史，积累了一定的焊接经验。
我国自1997年开始进行T91的焊接实践，焊接质量水平和焊接施工能力逐渐提高，随着实践不断深入和工艺的持续改进，以及对其焊接要求的日益严格，有必要对保证其焊接质量的措施进行总结。
1、焊接质量控制依据和标准T/P91施工前，应获得以下焊接质量控制依据和标准；（1）现行的国家和行业焊接规程规范和质量标准，T91焊接工艺导则；（2）施工单位焊接工艺评定报告等文件；（3）焊接作业指导书、工艺卡；（4）业主、监理和施工单位的焊接管理制度；（5）技术合同文件中的有关规定；（6）焊接母材及焊接材料厂家的质保书、指导书等有关技术文件。
2、焊接人员控制（1）焊接技术人员应熟悉T91的相关焊接标准、规程、规范、导则，熟悉焊接工艺评定内容和材料的焊接性能，能够编制出内容齐全、指导性强的焊接作业指导书及施工工艺卡。
（2）参加T91焊接培训考核的人员应具有规定类材质的合格项目、从事焊接作业5年以上，并且操作技术熟练，工艺作风严谨，焊接质量一贯优良。
焊工在作业前应熟悉焊接工艺要求，进行焊接模拟或适应性练习，并接受技术交底。
在施工前应到现场查看实际焊接位置及对口装配情况，及早提出施工建议和意见。
在焊接过程中应严格执行工艺纪律，把好焊件清洁关、对口关、定位焊关、层间清理关和焊后自检关。
并主动与装配工、热处理工、质检员、技术员、检验员沟通，及时解决遇到的问题。
（3）焊接质量员应经T91焊接知识培训，熟悉整个焊接工艺过程和质量控制要求，对焊接施工过程进行旁站或巡回检查，要以认真负责的态度和踏实的工作作风严格监控焊接工艺参数和工艺文件执行情况，并对焊接外观质量及时进行检查验收。
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。
T91和钢102小径管手工钨极氩弧焊焊接工艺的探讨摘要：本文全面地论述了利用手工钨极氩弧焊对T91和钢102异种钢小径管进行焊接的全过程，并详细介绍了焊接的工艺参数和操作要点，希望通过本文能够对从事这项工作的焊接工作者给予帮助。
关键词：异种钢焊接工艺根据企业需要，我们对钢材X10CrMoVNb91（T91）和12Cr2MoWVTiB（钢102）的焊接进行了工艺试验和评定。
X10CrMoVNb91（T91）是一种改良型耐热钢，该材料具有良好的高温热强性和抗氧化性能，用于工作温度在（565～650）℃大中型电站的高参数锅炉过热器、再热器等重要部件来代替奥氏体不锈钢，该钢种合金元素较复杂，在焊接过程中易出现冷裂纹，在焊接热影响区边缘易产生“软化区”。
12Cr2MoWVTiB（钢102）是国产Cr - Mo 耐热合金钢。
两者由于化学成分、熔点等因素上的差异，施焊时，熔池与两侧的熔合性略有不同，根部易产生未焊透、内凹，每侧增宽的均匀度亦较难控制。
在焊接过程中极易氧化，不仅需要内充氩，而且在操作中要特别注意对熔池和焊丝端部的保护。
一、焊接工艺1 焊接方法采用手工钨极氩弧焊，管对接，水平固定焊，立向上焊接。
材质为T91 + 钢102 ，管试件规格为￠42mm ×5 mm。
2 焊接准备（1）清理油、锈、污物；将坡口面及周围10 mm 内修磨出金属光泽，装配及坡口形式见图1 。
（2）按尺寸进行装配、定位焊。
3 焊接参数主要焊接参数：焊丝直径为￠2. 4 mm ，焊接电流85～95 A ，电弧电压12～15 V ，气体流量正面6～10L/ min ，反面2～4 L/ min ，采用直流电源，电极接负极，采用￠2. 5mm 的Ce - 20 钨极，喷嘴直径10 mm ，喷嘴至试件距离≤10 mm ，钨极伸出长度4～6 mm ，正（背）面保护气体为99. 99 %纯氩，焊缝厚度5mm ，预热温度为室温，层间温度为≤100 ℃。
2编制依据2.1 GB/T1900—ISQ09000系列国际国家标准。
2.2《火力发电厂焊接技术规程》DL/T 869—20042.3DLT 5210.7-2010 电力建设施工质量验收及评定规程第7部分：焊接2.4《电力建设安全工作规程》2.5DL/T 679-2012 焊工技术考核规程2.6 DL/T 752.2-2010火力发电厂异种钢焊接技术规范2.7 《T91/P91钢焊接工艺导则》电源质［2002］100号3作业前必须具备的条件和应做的准备3.1作业前必须具备的条件3.1.1管材确认合金管材进入现场，要及时进行光谱确认。
管道规范和材质必须符合设计要求，具有出厂合格证。
对特殊情况需要制作坡口的，应严格按照要求进行制作。
管道规范改变、材质代用都必须经过技术负责人审批。
3.1.2焊接材料的准备焊条、焊丝供货及时，到达现场时要检查外观、合格证、质保书，质保书应标明化学成分、机械性能，如缺项，则应补做，合格后方可进入库房。
焊条、焊丝存放于干燥、通风良好、温度大于5℃，且相对湿度小于60%的库房内。
存放时间超过一年时，必须重新作出鉴定，合格后方可使用。
按照要求选用焊条、焊丝。
采用的焊条、焊丝必须具有出厂合格证，并且焊芯无锈斑，药皮无脱落，没有偏芯。
按照要求烘烤后，药皮也无脱落。
焊条使用前按其说明书要求进行烘培，重复烘培不超过两次。
焊丝使用前应除掉防锈涂层，直至露出金属光泽。
焊条使用前装入100℃~150℃的专用保温筒内，随取随用。
焊条、焊丝的领用及发放严格执行焊条库管理制度。
氩气、氩弧焊丝（TGS-9CB）必须具备出厂合格证。
纯度不低于99.95%，焊丝无锈斑。
SA213-T91管材焊接选用国外焊丝。
其牌号为：TGS-9CB规格φ2.5mm 3.1.3焊前技术资料的准备开始焊接前，应了解以下资料：焊接作业指导书、焊接工艺评定、焊口记录图、焊口编号、焊接工艺卡、技术交底、安全交底。
3.1.4焊前现场的准备在电焊机集中布置区必须提供充足的动力电源。
作业指导书控制页：*注：班组工程师负责每项目上交一本已执行完成的、并经过完善有完整签名的作业指导书。
重要工序过程监控表作业指导书（技术措施）修改意见征集表回收签名（日期）：目录1 编制依据及引用标准 (1)2 工程概况及施工范围：（以长沙项目为例） (1)2.1项目概况 (1)2.2施工范围 (1)3 施工作业人员配备与人员资格 (1)4 施工作业所需机械装备及工器具量具、安全防护用品配备 (2)5 施工条件及施工前准备 (2)6 作业程序及方法及要求 (4)6.1焊接及热处理施工作业流程图 (4)6.2焊接及热处理工艺 (4)7 质量控制及质量验收 (7)7.1焊接质量控制标准 (7)7.2中间控制见证点、工序交接点与质量验收项目及级别 (7)7.3热处理质量检验 (8)7.4工艺纪律及质量保证措施 (8)7.5应完成的表格 (9)8 安全、文明施工及环境管理要求和措施 (9)表8-1职业健康安全风险控制计划表（RCP） (12)表8-2环境因素及控制措施 (14)9 附图 (14)1 编制依据及引用标准：1.1《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-20041.2《T91/P91焊接工艺导则》1.3《火电施工质量检验及评定标准》（焊接篇）1.4《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819-20021.5锅炉厂家图纸1.6焊接工艺评定报告1.7《项目施工组织设计》1.8公司《质量职业安全健康与环境管理手册》1.9《电力建设安全健康与环境管理工作规定》1.10《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）1.11《工程质量验评范围》（焊接部分）2 工程概况及施工范围：（以长沙项目为例）2.1项目概况本作业指导书适用于所有T91小管径部件的焊接及热处理。
包括以下项目：屏式过热器、高温过热器和高温再热器等部件的T91焊口。
2.2施工范围具体部件焊口的材质、规格、分布、数量见下表：5 施工条件及施工前准备5.1焊丝使用前，应清除锈、垢、油污，并露出金属光泽。
T91/P91钢的发展应用及其焊接性综述[摘要] 本文对T91/P91钢的发展概况及现状、焊后裂纹的产生与冲击韧性下降的问题进行了综述和分析。
初步讨论了焊接缺陷和裂纹等问题,总结了国内T91/P91的生产现状和现存问题,为得到优质的焊接接头提供研究方向。
,[关键词] T91/P91钢焊接性裂纹冲击韧性1.引言如今火力发电锅炉机组的发展趋势是大容量、高参数、超临界。
所以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、高压就是管道用钢要满足的基本的需要。
热强性高、工艺性好、价格低廉材料的应用也是需要解决的关键问题。
2 .T91/P91钢的化学成分和力学主要物理性能，T91/P91钢是一种在9Cr-1Mo钢的基础上采用V、Nb、N等微合金化,并应用纯净化、细晶化冶金技术，以及控轧、控冷等工艺开发出的新一代中合金耐热马氏体钢。
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。
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550℃和600℃下时效，力学性能变化大。
超过600℃，韧度还能保持在100J/cm²以上，强度与塑性也能满足标准要求。
但现在各国都把T91/P91钢的使用温度定在593℃。
3.T91/P91钢的焊接性目前,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。
3.1. T91/P91钢的焊接工艺T91/P91钢多采用氩弧焊打底焊接，焊条电弧焊填充和盖面焊接工艺。
焊前要对管道接口进行坡口制备，一般选用U型或V型坡口，并用角向打磨机打磨坡口表面及局坡口15~20mm范围，清除水，锈，油等赃物。
SA213-T91钢的焊接陈皓莹摘要：针对SA335-T91钢焊接时根部焊缝氩弧焊打底背面易烧枯的现象，通过实践，总结出产生问题的原理，并提出了多种行之有效的解决方法，达到理想的效果。
焊缝背面必须充混合气体进行保护，本文结合外高桥二期工程具体介绍了影响气保护效果的客观因素和主观充气方法，并分析了各自的影响原理，进而提出了解决方法，并通过了实践的检验，证明是行之有效的。
关键词：焊接、混合气体、充气保护、内加丝焊法上海外高桥电厂二期2*900MW机组工程，是国内目前单机容量最大的火力发电设备，由于机组的工作压力和温度很高，ALSTOM公司大量选用SA335-T91管子作为过热器系统和再热器系统用管。
SA213T91钢是一种改良型的9Cr-1Mo 钢，在原9Cr-1Mo马氏体钢中加入V、Nb等合金元素，具有良好的抗高温氧化和抗蠕变性能，A C1为830-850℃，A C3为900-940℃。
在550-650℃的许用应力明显高于10CrMo910、X20CrMoV121钢；与10CrMo910钢相比，在同等的温度、压力条件下，管子壁厚可减小50%，推荐使用温度为650℃以下。
T91钢由于抗高温性能好，可用于锅炉的过热器管、联箱、过热主蒸汽管及制造压力容器，由于它抗表面锈蚀性能好，可以在650℃温度下连续工作。
T91钢种可采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊方法进行焊接。
预热温度和层间温度应在180-250℃之间，不要超过350℃，在焊后热处理之前，必须将整个材料的温度降至180℃以下，以保证马氏体的充分转换。
一、充气方法SA213-T91的合金成分相当高，如果采用和低合金钢相同的焊接工艺，焊缝根部就会过烧，因此，氩弧焊打底时，焊缝根部必须充混合气体——N2（88%）+H2（12%）进行保护，才能使打底焊缝的根部得到良好的保护，防止根部焊缝和母材的过烧，获得良好的根部焊缝的成形和符合要求的机械性能。
结合外高桥工程，经过现场实践和效果，焊缝根部充混合气体进行保护有三种方法，作具体介绍：（1）对口前在焊口两端的管子内塞入可溶纸（可彻底溶解于水的纸，不影响水压及以后的系统运行），程度为紧密，塞入深度为150-200mm。
免充氩焊接保护剂在T91钢现场焊接过程中的应用
【摘要】本文主要对免充氩焊接保护剂在T91钢现场焊接过程中的应用做出了总结，免充氩保护剂的使用提高了效率，节省了成本，焊接接头质量得到了保证。
其中提到的焊接工艺、工艺参数对以后类似的焊接工作有一定的指导作用。
【关键词】T91钢焊接；免充氩焊接保护剂；火力发电厂
河南能源安化年产20万吨乙二醇项目220t/h锅炉安装，提高锅炉机组热效率的需要，该锅炉三级过热器蛇形管采用了T91钢耐高温合金材料。
该锅炉结构复杂，过热器管排数量多，施工空间狭小，工期紧张，焊接质量要求高。
这对焊接技术和工艺提出更高的要求。
T91钢属于马氏体耐热钢，焊接性能差，焊缝背面易氧化。
为解决以上问题，确定采用免充氩焊接保护剂、全TIG焊接工艺，焊口无损检验一次合格率达到98%，而且该焊接工艺易于操作，可满足现场施工需要，确保了工期按时完成。
1、SA213-T91钢化学成分及焊接性分析
从表1可以看出，SA213-T91钢属马氏体耐热钢，由于加入V、Nb等合金元素，具有蠕变极限和持久强度高，抗氧化性能好。
由于耐热钢都含有一定的铬元素，其主要作用是提高钢材的抗氧化性和耐腐蚀性，其含量在一定范围内时可提高钢材持久强度和蠕变极限，同时，铬又是显著提高淬透性的元素，引起焊缝和热影响区出现淬硬组织、甚至裂纹，钢材的焊接性明显变差。
因此，在焊接含Cr量较高的钢材时，不仅考虑焊接接头的耐热性和耐腐蚀性及可能出现的脆化现象，而且须注意控制焊接接头氧化而产生的淬硬和热裂纹问题。
2、焊接方法的选择
从经济、实用和技术性能方面，结合两种钢材的特点等因数考虑，焊接此类型钢最好采用钨极惰性气体保护焊——氩弧焊焊接方法。
由于该工程对焊缝成型、焊接质量要求较高，手工电弧焊不具备此特点。
为此选用焊接质量容易保证的全。
3、焊接材料及焊接设备的选择
3.1焊接材料。
根据标准要求，对于耐热钢的焊接，焊接材料的选择原则除了考虑强度以外，还要考虑焊缝金属主要化学成分与母材的化学成分接近。
由此选用上海电力修造总厂生产的焊丝，牌号TIG-R71，直径φ2.5mm，其化学成份见表2。
由于T91钢焊缝背面易氧化，采用全TIG焊接方法，必须采取措施防止焊缝被氧化。
传统的焊缝背面保护的方法是充氩气保护，此种方法在实践中存在以下几个缺点。
1）工作效率低由于充氩和焊接时同时进行的，因此两者存在相互
干涉问题；2）浪费严重充氩用气的数量是和打底层的焊接时间成正比的，所以焊接管道时氩气的用量较大，成本较高。
因此本工程选用TYPE-B“太阳”免充氩焊接保护剂。
TYPE-B“太阳”免充氩焊接保护剂成分包括免充氩焊接保护剂粉和专用粘合剂，使用时将充氩焊接保护剂粉和专用粘合剂按比例充分混合，然后再加以丙酮调到适合刷涂的浓度即可。
3.2焊接设备。
焊机选用直流逆变焊机，型号为ZX7-400。
3.3焊接位置。
蛇形管T91钢规格φ42×5，焊接位置为全位置焊接。
4、焊接工艺过程
4.1焊前准备。
V型坡口的加工采用机械加工的方法，然后用角磨机打磨，在管子坡口两侧内外10～15mm范围内打出金属光泽，不得有油污、漆垢，坡口处母材应无裂纹、损伤、毛刺等缺陷。
对口时必须用专用的卡环对口。
4.2免充氩焊接保护剂保护。
将免充氩焊接保护剂用丙酮配好（按说明书比例混合），然后涂于焊接接头的内壁，宽度约为5mm，厚度以1～1.5mm为宜。
4.3防风。
由于TIG焊接方法怕风，影响焊接质量。
焊前需用彩条布搭设防风蓬。
4.4管道对口点焊。
1）对口装配前应认真检查被焊接部位及其边缘20mm范围内有无不允许缺陷（裂纹、重皮等），确认无缺陷后方可组装。
2）对口装配时，应选定管子的支撑点，并垫置牢固，以防焊接过程中产生位移和变形。
3）严禁在管子上焊接临时支撑物。
4）点固焊用的焊接材料、焊接工艺和选定的焊工技术条件与正式焊接时相同。
4.5焊前预热、保持层间温度。
预热温度控制在100-150℃之间；层间温度应控制在150-300℃之间。
4.6焊接参数
4.7焊后缓冷及焊后热处理。
焊接工作结束后，应采取缓冷措施，立即用石棉布包扎。
在24小时内进行高温回火热处理，温度为750℃-770℃恒温1小时。
焊后热处理的升、降温速度以小于150℃/h为宜，降温至300℃以下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。
4.8硬度检测。
按照火力发电厂焊接技术规程DL/T869-2012规范要求对焊口进行硬度抽查，硬度合格指标：180HBW-270HBW。
4.9无损检测焊。
后热处理完成并检测合格后，依照火力发电厂焊接技术规
程DL/T869-2012规范对焊口进行50%无损检测抽检。
5、操作注意事项
5.1打底送丝时，焊丝最好平切于管间隙，点焊加丝，均匀送丝。
5.2应用免充氩保护剂焊接，电流可以比正常电流稍大（约10%左右）。
根部打底时焊丝运行速度也要随之稍微加快。
5.3严格控制焊前对口间隙，以2.5～4mm为宜，不得超过4mm。
间隙过大容易烧穿，保护剂的保护效果也不理想。
5.4在焊接过程中，应保持工件无震动。
若工件严重震动，可能造成保护剂涂层的脱落，致使保护效果无法保证。
5.5整个焊接过程必须由合格的具有相关资质的焊工进行焊接操作。
6、结论
采用TYPE-B“太阳”免充氩焊接保护剂焊接锅炉机组过热器，经工艺评定和实践过程看出，施工效率得到提高，成本得到降低。
本工程T91钢焊接焊口数量共588个，通过无损射线检测一次合格率达到98%，完全满足施工生产需求。
