P91钢焊接热处理工艺研究

刘双奎

摘 要：P91钢属于马氏体耐热钢，与其它钢种相比具有很大的优越性，但其焊接性能较差，自P91钢被使用以来，各个国家对这种材料的焊接工艺都比较重视，都做了大量的工艺评定，经过不断的摸索、试验、使用，我们国内P91焊接热处理工艺参数已经逐渐趋于统一，并在国内广泛推广使用。然而在印度某火电厂2×600MW机组焊接工艺制定过程中，业主、监理以及分包商与我们产生了分歧，焊接工艺存在较大差异，部分内容甚至与国内规程要求不一致。为满足业主对工艺提出的要求，我们组织人员对P91工艺进行再分析研究，以找出更加合理的焊接工艺，满足各方需求，保证焊接工作的正常推进。

关键词：P91钢 热处理工艺 差异

中图分类号：TG45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 过程讨论

主蒸汽管道P91钢管焊接作为重要项目，在制定工艺过程中，业主、监理非常重视，组织召开P91焊接工艺讨论会议，我们首先介绍了国内已经普遍使用使的焊接工艺，并要求分包商重新考虑并修改他们与我们工艺存在的不同之处，然而业主、监理人员也和分包商工程师意见一致，要求焊后立即进行消氢处理，同时也拿出一些印度公司知名制定的工艺，例如BHEL等公司，经过我们耐心的分析，他们仍然坚持认为焊后立即进行消氢处理（后热）。而且他们要求焊后热处理温度定为750°，我们一般采用760°，750°是我们规程中建议温度的下线，因热处理设备加热温度有10°左右偏差，势必热处理过程中会有温度低于这个温度，这些改变会不会对焊缝产生影响，降低焊缝性能，甚至影响管道的使用。带着这些疑问，我们组织人员对P91焊接工艺进行分析研究，制定出了新的工艺，并通过工艺评定对焊缝各项性能进行检验，看是否满足要求。

2 制定工艺

在能够满足业主的要求下，工艺参数尽量少改，在不违背我们的规程，满足消氢温度的前提下，尽量调低消氢温度，最终定为300°为后热温度，这考虑了焊接过程层间温度设置的上限，另外热处理温度定为750°，我们将通过工艺评定进行验证，经过这些改变后各项性能是否满足要求，为验证工艺是否合理可用，我们通过制作焊接试件，做工艺评定来进行验证这些改变后是否影响P91钢（焊口）的使用性能。

3 工艺评定

根据现场资源情况，焊机采用奥地利Fronius焊机，热处理机器采用美国米勒的ProHeat 35中频感应加热设备，根据现场焊口规格选用试件规格为Φ457×45，焊条采用瑞士奥林康焊材，焊工为取得IBR焊工证件施工经验丰富并经当地政府批准的焊工，我们对试件进行焊接工艺评定，方案见表1。

施焊技术：

施工焊接开始前应检查周围环境，并采取防风、防雨、防潮措施，保证良好的焊接施工环境。

焊接采用无摆动或者摆动焊，打底使用氩弧焊打底，打底后再用氩弧焊填充一层，随后采用直径2.5焊条填充一层，再改用3.15焊条进行填充焊接，盖面采用2.5焊条，焊接过程应控制每根完整的焊条所焊接的焊缝长度与该焊条的熔化长度之比应大于50%，且焊缝单层厚度不超过焊条直径，摆动范围小于3倍焊条直径。打底焊道或中间焊道采用机械方法清理。焊条提前烘干后放入80℃～110℃的保温桶内随用随取，焊丝在使用前应清除锈、垢、油污。

预热温度控温点制定为220°，采用感应热处理设备proheat 35，持续控温。

氩气纯度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保护流量10～12 L/min。

层间温度不超过250℃，消氢处理控温点300℃。

热处理工艺，恒温温度控温点750 ℃，恒温4 h，焊后升降温速率控制在100 ℃/h。

低温转变温度控温点在90 ℃，恒温1 h。

热处理采用感应加热法，热电偶测温，电脑温控仪控制，自动记录温度曲线。控温使用两只热电偶，并沿着圆周均匀布置，1支布置于焊缝中心，另外一只布置于距焊缝边缘45 mm处，加热宽度从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保温岩棉采用40 mm，保温宽度每侧250 mm。

评定结果：

（1）焊缝表面成型良好，符合要求。（2）对焊缝进行射线检查，合格。（3）焊缝及热影响区微观金相组织为回火索氏体，符合要求。（4）对焊缝及热影响区硬度测量，平均值分别为224（热影响区，257（焊缝），219（热影响区），符合规定要求。（5）按规定在室温下对试件进行冲击韧性试验，焊缝（55.33J），母材（220.00J），热影响区（124.66J），满足要求。（6）按规定对制作的试件进行180°弯曲试验，未发现明显裂纹，力学性能试验合格。经检验，焊缝的外观，无损探伤，硬度，冲击韧性，拉伸弯曲，微观金相组织均符合要求。工艺评定合格，此工艺可用于指导现场焊接工作。

4 应用

该电厂两台机组共计140只焊口采用此工艺进行焊接，焊接后进行了各种硬度检验，无损检验等，各项性能均能满足要求。电厂如期发电运行后，P91管子及焊口运行良好，满足了电厂的使用。

5 结论

经研究制定的新热处理工艺满足P91焊接施工要求，可以用于指导现场焊接工作。施工过程中如果遇到焊接热处理工艺存在异议时，需要我们认真思考，分析研究，找出最佳方案，不断地完善我们的焊接工艺。

参考文献

[1] 张文钺.焊接冶金学（基本原理）[M].机械工业出版社，2004.

摘 要：P91钢属于马氏体耐热钢，与其它钢种相比具有很大的优越性，但其焊接性能较差，自P91钢被使用以来，各个国家对这种材料的焊接工艺都比较重视，都做了大量的工艺评定，经过不断的摸索、试验、使用，我们国内P91焊接热处理工艺参数已经逐渐趋于统一，并在国内广泛推广使用。然而在印度某火电厂2×600MW机组焊接工艺制定过程中，业主、监理以及分包商与我们产生了分歧，焊接工艺存在较大差异，部分内容甚至与国内规程要求不一致。为满足业主对工艺提出的要求，我们组织人员对P91工艺进行再分析研究，以找出更加合理的焊接工艺，满足各方需求，保证焊接工作的正常推进。

关键词：P91钢 热处理工艺 差异

中图分类号：TG45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 过程讨论

主蒸汽管道P91钢管焊接作为重要项目，在制定工艺过程中，业主、监理非常重视，组织召开P91焊接工艺讨论会议，我们首先介绍了国内已经普遍使用使的焊接工艺，并要求分包商重新考虑并修改他们与我们工艺存在的不同之处，然而业主、监理人员也和分包商工程师意见一致，要求焊后立即进行消氢处理，同时也拿出一些印度公司知名制定的工艺，例如BHEL等公司，经过我们耐心的分析，他们仍然坚持认为焊后立即进行消氢处理（后热）。而且他们要求焊后热处理温度定为750°，我们一般采用760°，750°是我们规程中建议温度的下线，因热处理设备加热温度有10°左右偏差，势必热处理过程中会有温度低于这个温度，这些改变会不会对焊缝产生影响，降低焊缝性能，甚至影响管道的使用。带着这些疑问，我们组织人员对P91焊接工艺进行分析研究，制定出了新的工艺，并通过工艺评定对焊缝各项性能进行检验，看是否满足要求。

2 制定工艺

在能够满足业主的要求下，工艺参数尽量少改，在不违背我们的规程，满足消氢温度的前提下，尽量调低消氢温度，最终定为300°为后热温度，这考虑了焊接过程层间温度设置的上限，另外热处理温度定为750°，我们将通过工艺评定进行验证，经过这些改变后各项性能是否满足要求，为验证工艺是否合理可用，我们通过制作焊接试件，做工艺评定来进行验证这些改变后是否影响P91钢（焊口）的使用性能。

3 工艺评定

根据现场资源情况，焊机采用奥地利Fronius焊机，热处理机器采用美国米勒的ProHeat 35中频感应加热设备，根据现场焊口规格选用试件规格为Φ457×45，焊条采用瑞士奥林康焊材，焊工为取得IBR焊工证件施工经验丰富并经当地政府批准的焊工，我们对试件进行焊接工艺评定，方案见表1。

施焊技术：

施工焊接开始前应检查周围环境，并采取防风、防雨、防潮措施，保证良好的焊接施工环境。

焊接采用无摆动或者摆动焊，打底使用氩弧焊打底，打底后再用氩弧焊填充一层，随后采用直径2.5焊条填充一层，再改用3.15焊条进行填充焊接，盖面采用2.5焊条，焊接过程应控制每根完整的焊条所焊接的焊缝长度与该焊条的熔化长度之比应大于50%，且焊缝单层厚度不超过焊条直径，摆动范围小于3倍焊条直径。打底焊道或中间焊道采用机械方法清理。焊条提前烘干后放入80℃～110℃的保温桶内随用随取，焊丝在使用前应清除锈、垢、油污。

预热温度控温点制定为220°，采用感应热处理设备proheat 35，持续控温。

氩气纯度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保护流量10～12 L/min。

层间温度不超过250℃，消氢处理控温点300℃。

热处理工艺，恒温温度控温点750 ℃，恒温4 h，焊后升降温速率控制在100 ℃/h。

低温转变温度控温点在90 ℃，恒温1 h。

热处理采用感应加热法，热电偶测温，电脑温控仪控制，自动记录温度曲线。控温使用两只热电偶，并沿着圆周均匀布置，1支布置于焊缝中心，另外一只布置于距焊缝边缘45 mm处，加热宽度从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保温岩棉采用40 mm，保温宽度每侧250 mm。

评定结果：

（1）焊缝表面成型良好，符合要求。（2）对焊缝进行射线检查，合格。（3）焊缝及热影响区微观金相组织为回火索氏体，符合要求。（4）对焊缝及热影响区硬度测量，平均值分别为224（热影响区，257（焊缝），219（热影响区），符合规定要求。（5）按规定在室温下对试件进行冲击韧性试验，焊缝（55.33J），母材（220.00J），热影响区（124.66J），满足要求。（6）按规定对制作的试件进行180°弯曲试验，未发现明显裂纹，力学性能试验合格。经检验，焊缝的外观，无损探伤，硬度，冲击韧性，拉伸弯曲，微观金相组织均符合要求。工艺评定合格，此工艺可用于指导现场焊接工作。

4 应用

该电厂两台机组共计140只焊口采用此工艺进行焊接，焊接后进行了各种硬度检验，无损检验等，各项性能均能满足要求。电厂如期发电运行后，P91管子及焊口运行良好，满足了电厂的使用。

5 结论

经研究制定的新热处理工艺满足P91焊接施工要求，可以用于指导现场焊接工作。施工过程中如果遇到焊接热处理工艺存在异议时，需要我们认真思考，分析研究，找出最佳方案，不断地完善我们的焊接工艺。

参考文献

[1] 张文钺.焊接冶金学（基本原理）[M].机械工业出版社，2004.

摘 要：P91钢属于马氏体耐热钢，与其它钢种相比具有很大的优越性，但其焊接性能较差，自P91钢被使用以来，各个国家对这种材料的焊接工艺都比较重视，都做了大量的工艺评定，经过不断的摸索、试验、使用，我们国内P91焊接热处理工艺参数已经逐渐趋于统一，并在国内广泛推广使用。然而在印度某火电厂2×600MW机组焊接工艺制定过程中，业主、监理以及分包商与我们产生了分歧，焊接工艺存在较大差异，部分内容甚至与国内规程要求不一致。为满足业主对工艺提出的要求，我们组织人员对P91工艺进行再分析研究，以找出更加合理的焊接工艺，满足各方需求，保证焊接工作的正常推进。

关键词：P91钢 热处理工艺 差异

中图分类号：TG45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0034-01

1 过程讨论

主蒸汽管道P91钢管焊接作为重要项目，在制定工艺过程中，业主、监理非常重视，组织召开P91焊接工艺讨论会议，我们首先介绍了国内已经普遍使用使的焊接工艺，并要求分包商重新考虑并修改他们与我们工艺存在的不同之处，然而业主、监理人员也和分包商工程师意见一致，要求焊后立即进行消氢处理，同时也拿出一些印度公司知名制定的工艺，例如BHEL等公司，经过我们耐心的分析，他们仍然坚持认为焊后立即进行消氢处理（后热）。而且他们要求焊后热处理温度定为750°，我们一般采用760°，750°是我们规程中建议温度的下线，因热处理设备加热温度有10°左右偏差，势必热处理过程中会有温度低于这个温度，这些改变会不会对焊缝产生影响，降低焊缝性能，甚至影响管道的使用。带着这些疑问，我们组织人员对P91焊接工艺进行分析研究，制定出了新的工艺，并通过工艺评定对焊缝各项性能进行检验，看是否满足要求。

2 制定工艺

在能够满足业主的要求下，工艺参数尽量少改，在不违背我们的规程，满足消氢温度的前提下，尽量调低消氢温度，最终定为300°为后热温度，这考虑了焊接过程层间温度设置的上限，另外热处理温度定为750°，我们将通过工艺评定进行验证，经过这些改变后各项性能是否满足要求，为验证工艺是否合理可用，我们通过制作焊接试件，做工艺评定来进行验证这些改变后是否影响P91钢（焊口）的使用性能。

3 工艺评定

根据现场资源情况，焊机采用奥地利Fronius焊机，热处理机器采用美国米勒的ProHeat 35中频感应加热设备，根据现场焊口规格选用试件规格为Φ457×45，焊条采用瑞士奥林康焊材，焊工为取得IBR焊工证件施工经验丰富并经当地政府批准的焊工，我们对试件进行焊接工艺评定，方案见表1。

施焊技术：

施工焊接开始前应检查周围环境，并采取防风、防雨、防潮措施，保证良好的焊接施工环境。

焊接采用无摆动或者摆动焊，打底使用氩弧焊打底，打底后再用氩弧焊填充一层，随后采用直径2.5焊条填充一层，再改用3.15焊条进行填充焊接，盖面采用2.5焊条，焊接过程应控制每根完整的焊条所焊接的焊缝长度与该焊条的熔化长度之比应大于50%，且焊缝单层厚度不超过焊条直径，摆动范围小于3倍焊条直径。打底焊道或中间焊道采用机械方法清理。焊条提前烘干后放入80℃～110℃的保温桶内随用随取，焊丝在使用前应清除锈、垢、油污。

预热温度控温点制定为220°，采用感应热处理设备proheat 35，持续控温。

氩气纯度需≥99.995%，流量正面采用8～10 L/min，背面保护流量10～12 L/min。

层间温度不超过250℃，消氢处理控温点300℃。

热处理工艺，恒温温度控温点750 ℃，恒温4 h，焊后升降温速率控制在100 ℃/h。

低温转变温度控温点在90 ℃，恒温1 h。

热处理采用感应加热法，热电偶测温，电脑温控仪控制，自动记录温度曲线。控温使用两只热电偶，并沿着圆周均匀布置，1支布置于焊缝中心，另外一只布置于距焊缝边缘45 mm处，加热宽度从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍（150 mm）。保温岩棉采用40 mm，保温宽度每侧250 mm。

评定结果：

（1）焊缝表面成型良好，符合要求。（2）对焊缝进行射线检查，合格。（3）焊缝及热影响区微观金相组织为回火索氏体，符合要求。（4）对焊缝及热影响区硬度测量，平均值分别为224（热影响区，257（焊缝），219（热影响区），符合规定要求。（5）按规定在室温下对试件进行冲击韧性试验，焊缝（55.33J），母材（220.00J），热影响区（124.66J），满足要求。（6）按规定对制作的试件进行180°弯曲试验，未发现明显裂纹，力学性能试验合格。经检验，焊缝的外观，无损探伤，硬度，冲击韧性，拉伸弯曲，微观金相组织均符合要求。工艺评定合格，此工艺可用于指导现场焊接工作。

4 应用

该电厂两台机组共计140只焊口采用此工艺进行焊接，焊接后进行了各种硬度检验，无损检验等，各项性能均能满足要求。电厂如期发电运行后，P91管子及焊口运行良好，满足了电厂的使用。

5 结论

经研究制定的新热处理工艺满足P91焊接施工要求，可以用于指导现场焊接工作。施工过程中如果遇到焊接热处理工艺存在异议时，需要我们认真思考，分析研究，找出最佳方案，不断地完善我们的焊接工艺。

参考文献

[1] 张文钺.焊接冶金学（基本原理）[M].机械工业出版社，2004.