1、,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,尊敬的各位專家 各位老師 大家下午好！,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,山東電建一公司焊接公司,超超臨界1000MW機組施工現(xiàn)場P92鋼 焊接質(zhì)量控制要點,陳雅斌 劉樹生 王德鋒,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,0.前言 SA335-P92鋼是在P91鋼的基礎(chǔ)上添加W元素，并適當減少Mo元素的含量，開發(fā)的一種

2、新型高合金耐熱鋼，適用于工作溫度在580-620的超超臨界機組。隨著P92鋼技術(shù)的逐步成熟，國內(nèi)超超臨界機組設(shè)計的P92焊口數(shù)量越來越多，并且現(xiàn)場P92焊口壁厚管徑大，位置復雜，不能單純依靠目前相關(guān)的P92鋼焊接熱處理工藝導則執(zhí)行。在施工中經(jīng)過技術(shù)及操作人員的反復驗證和大量實踐，我們對施工現(xiàn)場P92大口徑厚壁管的焊接、熱處理工藝及現(xiàn)場操作進行了改進和總結(jié)。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,表1.平頂山第二發(fā)電廠1000MW機組工程#1機組P92焊口統(tǒng)計,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong El

3、ectric Power Construction No.1 Company,我公司依據(jù)鄒縣發(fā)電廠四期 1000MW機組工程和平頂山第二發(fā)電廠1000MW機組工程等多個超超臨界機組，在P92鋼現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制方面做了大量的工作。對于P92鋼現(xiàn)場焊接，我們采取全過程、全員參與控制焊接質(zhì)量，分別從焊接工藝制定、焊前技術(shù)操作知識培訓、焊前練習、焊接設(shè)備及焊材管理、焊前預熱及熱處理、焊接過程控制、焊后檢驗等將焊接整個過程系統(tǒng)化管理，以達到更好的保證P92焊接質(zhì)量的目的。在平頂山項目我們專門成立了針對P92大口徑管道焊接的質(zhì)量攻關(guān)小組，通過實踐完善P92大口徑焊口焊接施工經(jīng)驗。下面就根據(jù)現(xiàn)場焊接中幾個關(guān)

4、鍵環(huán)節(jié)對P92焊接質(zhì)量的控制要點進行闡述。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,1.施工前準備 編寫焊接作業(yè)指導書 人員資質(zhì)、焊前專項模擬 焊接設(shè)備和工器具 人員培訓 焊接材料選用,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,正式施焊前先進行焊接練習以改善焊工操作手法，主要練習薄層多道焊的焊接習慣，練習控制焊層厚度和寬度，以熟練控制焊接線能量在要求范圍內(nèi)。練習時技術(shù)人員給焊工講解P92鋼的理論知識和焊接操作對焊縫金屬組織狀態(tài)

5、及晶粒度大小的影響。不斷的給焊工灌輸并理解執(zhí)行焊接工藝的必要性和重要性，加強其責任感，使之從思想上改變過去大電流、單道厚層的舊觀念，樹立“小線能量、快速連弧、薄焊層、多層多道”的新觀念。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,為了既能適應現(xiàn)場條件，又使模擬練習間達到標準化配置，我公司根據(jù)集裝箱改造成移動式培訓間。,圖1.移動培訓間及活動式焊位架,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,在平頂山項目我們使用集中供氬系統(tǒng)裝置，

6、集中供氬設(shè)備安裝在集裝箱內(nèi)，通過供氬母管將氬氣輸送到各個工作點。為了更好的保證氬氣純度，我們對氬氣在使用前利用氬氣分析檢測儀進行檢測，保證其純度不低于99.99%。此措施有效防止了因氬氣不純造成的焊口不合格現(xiàn)象。,圖2.集中供氬室及氬氣分析儀,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖3.集中供氬裝置,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,2.對口及焊前充氬 對口前對管道坡口及附近母材進行表面探傷目的是監(jiān)測坡口及附近母材表

7、面有無細小裂紋及夾層缺陷，如發(fā)現(xiàn)細小裂紋及夾層等缺陷應先進行處理。 “傘形保溫氣室” 。在平頂山電廠#1機組安裝焊接中，我們經(jīng)過不斷研究實踐，自行設(shè)計制作了“傘形保溫氣室”，對口前先放置在管子內(nèi)部，熱處理完畢后再從出口處通過預先放好的細鋼絲繩將之拉出，氣室采用鐵板、保溫棉、防火毯、鋼絲繩組成，焊接過程即可起到密閉氣室的作用還可以有效的進行內(nèi)壁的保溫，熱處理過程能夠減少內(nèi)外壁溫差，保證熱處理效果。并且制作這種保溫氣室材料易找，制作簡單，快速。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖4：高過出口混合集箱活動充

8、氬氣室,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,3.預熱及層間溫度控制 過高的預熱溫度和層間溫度，對防止冷裂紋沒有明顯作用，相反還會因為在焊接熱循環(huán)的共同作用下，使焊縫金屬在高溫下停留時間過長，晶粒長大變脆，致使焊縫金屬韌性降低。這種現(xiàn)象在中徑薄壁管P92焊口中體現(xiàn)的更加明顯。因為中徑薄壁管焊口如采用兩名電焊工對稱施焊，由于管徑小而造成熱量集中，焊縫因熱循環(huán)升溫快，而薄壁管冷源效果比大厚壁管差，降溫較慢，導致長時間停留在層間溫度上限，甚至很容易超過要求的層間溫度。經(jīng)統(tǒng)計，中徑管P92焊口熱處理后硬度要比大口徑

9、厚壁管P92焊口熱處理后硬度普遍較高，就是這個原因造成。所以，P92鋼的焊接，要求在保證不產(chǎn)生焊接冷裂紋的基礎(chǔ)上，避免采用過高的預熱溫度，嚴格控制層間溫度及焊接熱輸入量，以免焊縫冷卻速度過慢，形成鐵素體轉(zhuǎn)變和碳化物析出強化，降低焊縫韌性。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,表2.大口徑厚壁管與中徑薄壁管P92焊口熱處理后硬度比較,經(jīng)過實踐研究，我們將氬弧焊打底預熱溫度定在100-150左右，最低不低于100，因為考慮到個別大厚壁管內(nèi)外壁溫差，將預熱溫度升至150保溫，待內(nèi)壁溫度超過100時開始打底，氬弧

10、焊打底層間溫度控制在150左右，并不超過200。對于焊條電弧焊，預熱溫度200-250，最低不低于180。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,4.打 底 氬弧焊打底是P92鋼厚壁管焊口焊接的重點，如果焊縫根層存在超標缺陷，挖口和重新充氬返修非常困難。 收弧接頭的控制，為避免收弧裂紋產(chǎn)生，經(jīng)過現(xiàn)場反復實踐，我們在收弧時將熔池引向焊縫邊緣，收弧必須對熔池進行回填，將熔池填滿，每一道焊接結(jié)束后用磨光機完全清理掉收弧填充點。 表3.氬弧焊打底焊接工藝參數(shù)（5G）,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong El

11、ectric Power Construction No.1 Company,5.焊條填充質(zhì)量控制及缺陷分析 控制好層間溫度是保證焊縫優(yōu)良組織性能的重要環(huán)節(jié)?？刂坪附拥臒彷斎肓浚{(diào)整電流大小、焊接速度、焊道寬窄和焊層厚薄是控制層間溫度的主要途徑。在現(xiàn)場焊接中，經(jīng)過反復的實踐證明，不能夠單純的減小焊接電流，焊接電流過小，熔池鐵水粘度大，流動性差，易造成未焊透、夾渣等工藝缺陷。焊接電流的控制應保證鐵水流動性適當、熔池清晰、融合良好。在此前提下，提高焊接速度、減少焊層厚度，達到降低焊接熱輸入的目的，因此控制焊層厚度和寬度是控制焊接熱輸入的重要環(huán)節(jié)。在操作中簡單來說就是多層、多道、薄層焊接。,山東電力

12、建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,表4.焊條填充及蓋面焊接工藝參數(shù)（5G）,在電焊條填充過程中易出現(xiàn)的缺陷主要是弧坑裂紋、夾雜、未融等三種 （1）弧坑裂紋。 收弧點的控制同氬弧焊打底一樣，弧坑熔池填滿并略高于附近焊縫后將收弧點引向該道焊縫邊緣位置，然后用磨光機將收弧填充點打磨平。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖5.收弧操作不正確引起的收弧細小裂紋,圖6.正確的焊縫收弧點示意圖,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shando

13、ng Electric Power Construction No.1 Company,（2）夾渣。 由于P92焊縫熔池粘度大，流動性差，如果在焊接過程中使用電流過小或者運條角度不對、坡口角度小，等使熔渣不能及時浮出就很容易造成夾渣缺陷。多層多道焊時，道間層間清理不干凈也是造成夾渣的主要原因。對于夾渣的防治，我們嚴格清理母材坡口及附近表面的臟物及氧化渣， 多層多道焊的道間層間必須徹底清理干凈。每焊完一道就用鋼絲刷清理焊縫，直至露出金屬光澤，經(jīng)檢查合格后，方能焊接次道。焊接過程中應將每道焊縫接頭錯開10-15 mm，同時盡量焊平以便于清除藥皮。施焊中注意焊道布置，避免出現(xiàn)死角，熟練掌握焊條角度及

14、運條技巧。選擇合適的焊接電流，掌握好熔池溫度，避免使用過小的電流。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖7.焊口夾渣,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,（3）未融合。 因為P92鋼焊接工藝要求采用較小的線能量，焊材融化后產(chǎn)生的鐵水較粘稠，流動性差，所以手工焊容易產(chǎn)生未融合缺陷。未融合容易擴散為裂紋類缺陷，且層間未融合與裂紋類似，所以我們應嚴格控制。P92大口徑焊口采用的是多層多道焊，所以合理進行焊道分部，防止坡口

15、邊緣出現(xiàn)死角，對避免未融合及夾渣缺陷的產(chǎn)生非常重要。另外各道焊縫接頭要錯開，不能在同一位置收弧，避免橫向未融。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖8.主蒸汽焊口層間未融合,圖9.合理的焊道分部,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,6.焊接過程控制 施焊中除要求強化工藝紀律、規(guī)范操作外，并全過程實行監(jiān)控，以保證焊接質(zhì)量。我們對過程的控制方法包括測溫槍對預熱及層間溫度的測量控制、鉗形表對焊接電流的監(jiān)督控制、焊縫檢測尺

16、對層間厚度的監(jiān)測控制等。,圖10.用鉗形表對焊接電流監(jiān)測控制,圖11.鋼板尺對焊層厚度進行監(jiān)控,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖12.測溫槍對預熱及層間溫度監(jiān)控,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,在整個施焊過程，每焊完一道就用鋼絲刷清理焊縫，直至露出金屬光澤，經(jīng)自檢和旁站檢查人員確認后，方能焊接次道。焊接過程中應將每道焊縫接頭錯開10-15 mm，同時盡量焊平以便于清除藥皮。施焊中注意焊道間的交錯和結(jié)合，避免

17、出現(xiàn)死角。2G位置的橫焊口應特別注意控制好焊道寬度和厚度，避免在最后一道焊縫出現(xiàn)死角產(chǎn)生夾渣或未融現(xiàn)象。5G位置的吊焊口應注意焊條擺到邊緣母材位置時多停留一段時間，讓焊縫與母材盡量融合防止夾渣及未融合。 因為在施焊中，熱電偶測量的是坡口外壁的溫度，對于焊口開始階段的焊接層間溫度，熱電偶并不能準確測量，所以在焊接表面位置幾層焊縫之前，我們采用測溫儀測量層間溫度，并進行實時監(jiān)控。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,為更好的控制質(zhì)量，我們制定了“中大徑焊口交接單”，電焊工在交接班時用鋼板尺測量焊縫厚度，填寫表

18、格記錄。這樣如有缺陷既方便查詢責任人，并且能夠起到控制層間厚度的作用。,圖13.預熱溫度通知牌,圖14.中大徑焊口焊接交接單,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,質(zhì)量攻關(guān)小組對發(fā)現(xiàn)的問題及時分析,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,7.焊后熱處理 P92鋼焊口焊后狀態(tài)焊縫中的奧氏體不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，所以不能焊后立即升溫進行回火熱處理。要求焊后冷卻至Mf點以下即80100區(qū)間保溫23小時，待馬氏體轉(zhuǎn)變完全后再升溫進

19、行最后的回火熱處理。 為保證大口徑管道內(nèi)外壁均溫和恒溫時間滿足工藝要求，在P92鋼大口徑管道熱處理時適當延長恒溫時間。在現(xiàn)場操作中，一方面現(xiàn)場實際管件壁厚比評定時大得多，管道長度比評定時大，冷阱效應明顯，內(nèi)外壁溫差和管徑徑向溫度梯度都比較大，另一方面因為我們選擇的是遠紅外履帶式加熱方法，受各種條件的限制所以保溫時間選擇上限，即3h/25mm。同時，在整個熱處理過程，保溫氣室始終在管道內(nèi)部，使焊縫內(nèi)部形成一個密閉環(huán)境，對保證內(nèi)壁熱處理性能起到了很好的作用。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖15.焊接熱

20、處理熱循環(huán),山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖16. 熱處理現(xiàn)場,圖17.標準化的熱處理機房,我們通過不斷的改進，打造了標準化的熱處理機房。一是通過集中布線的方式將熱處理導線引導機房外部，熱處理材料在機房外集中放置，保持機房內(nèi)部清潔整齊，盡量避免環(huán)境因素對測溫儀誤差的影響；二是不斷改進和細化熱處理操作記錄和交接班制度。一系列措施加強了對熱處理過程的控制，確保了了熱處理的質(zhì)量。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,

21、8.檢 查 通過我們的努力，平頂山項目#1機組P92大口徑焊口外觀質(zhì)量優(yōu)良率100%；所有P92大口徑焊口熱處理后進行了100%UT+PT探傷，無損探傷一次合格率達到了99.5%；熱處理后經(jīng)100%硬度檢測，熱處理硬度一次合格率達到95.7%；對大口徑厚壁管P92焊口進行20%的金相組織抽檢，金相組織優(yōu)良率100%。,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Company,圖18.成型優(yōu)良的P92焊口,圖19. 硬度檢查,山東電力建設(shè)第一工程公司,Shandong Electric Power Construction No.1 Comp