不銹鋼與P91鋼焊接適用技術(shù)---[求助]

stickzhang

我公司是電力管道加工企業(yè)，在我廠現(xiàn)在遇到一個難題，在焊接P91鋼與不銹鋼1Gr18Ni9Ti角焊縫焊接過程中,焊接形式見附件，在焊接時候原來采用A302焊條，焊前預熱90℃，在焊接完后電廠運行一段時間以后發(fā)現(xiàn)在熔合線附近有貫穿性裂紋，后來改進工藝后，采用鎳基焊條施焊過渡層，預熱溫度150-170℃，然后采用A307焊條施焊，焊后層間和表面做PT檢驗，發(fā)現(xiàn)均有碎裂紋，請問各位高手前輩這是什么原因？有沒有合適的施焊工藝？

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附：P91鋼的化學成分（%）fficeffice" />

: Z, }0 s s. w8 A. E7 _! t$ Z1 p F- D3 H( v* R; E3 o$ E1 P+ z7 t8 L8 I( Q+ ?4 ?3 i0 Y8 Q! z1 Y3 v. q+ K+ E) L+ ]; f8 v( G; S$ G0 I4 P0 t- z1 q( K0 \, G5 H; L. ^8 y* _/ N& p0 D( s3 d$ X; c4 o* x b& s7 j9 Q- }' v5 u$ ?7 H, T& t5 d# X- ]- ^( d7 t: Z' L' ~. P& a: h9 |1 E8 g* [, N. ~7 g$ ^3 [; F& h/ d( H7 \0 O( _4 {& I' _$ w6 e1 H) n) C! H: D' t4 B' K1 c9 C w, V, I5 S; ^* r) e; C: Y* N" }% N8 V

0 T7 S3 G8 P# u' d* F" T- h2 l4 c: R 元素	C	S	P	Mn	/ r4 q6 m. m! i3 B+ o+ D Si	Ni	6 t4 Z: o: K5 B, V- A2 {+ U Cr	9 ^6 Z* l4 m h7 K, H3 A Mo	' q& _& a# P3 ~3 y V	Nb
含量%	6 y5 \) }& B( z0 y+ ~ 0.078	+ h& o4 F/ U& k* x( Y. C& c7 K 0.0031	& Q: r- B6 z6 Q9 `4 t: a 0.016	0. 27	0.3	0.043	9 B( K6 j/ F2 D4 n+ D 8.56	0.96	' p( `0 ~3 H7 z u 0.22	- i9 m: a8 x- @ 0.081

 

 

黃河湃

樓主好！ 3 `' Q/ q/ a: ^7 a8 u. u4 Z 轉(zhuǎn)載一篇專業(yè)文章，可能對你有所啟發(fā)： 6 Y0 D% |8 o, D( `( m焊接裂紋產(chǎn)生原因 / m7 B( @2 Y) W4 C4 O 　　形成焊接裂紋的原因是多方面的，但可以歸納為力學因素和冶金因素兩方面。 3.1 力學因素 ' l- K- Q( ^/ |0 }. g　　導致裂紋產(chǎn)生的力學因素主要為拘束應力。壓力鋼管焊接時采用多層多道焊，焊接第一層焊縫時，由于焊縫截面遠小于構(gòu)件的截面，因此拘束應力和拘束變形將集中在截面比母材 4 U1 _' r" t) ]8 }2 O+ n. \2 i 　　小很多并且變形相對容易的焊接區(qū)內(nèi)，造成第一道焊縫的焊接區(qū)是最容易出現(xiàn)裂紋的區(qū)域。拘束度越大，焊接區(qū)域承受的拘束應力和應變越大，造成焊接裂紋的危險性也越大。焊縫在壓縫完成后，特別工地環(huán)縫不可避免地會產(chǎn)生拘束度偏大，從而致使點焊區(qū)域承受的拘束應力和應變偏大。焊接時，由于焊接區(qū)域的溫度升高，點焊區(qū)域拘束應力得以釋放，易造成裂紋的產(chǎn)生。有時鋼管丁字接頭部位容易產(chǎn)生裂紋就是因應力過分集中造成。 3.2 冶金因素 3.2.1 冶煉雜質(zhì)對高溫脆性區(qū)的影響 　　鋼中的雜質(zhì)元素如C、S、P、B會明顯地擴大高溫脆性區(qū)的溫度范圍。60kgf/mm2鋼種是一種含C、S、P量很低的Cr-Mo-V系合金鋼。Mn含量較高，約為1.20％～1.60％，可以減小高溫脆性區(qū)，因而60kgf/mm2鋼是一種可以減小高溫脆性區(qū)的鋼種。 7 _2 I% e( V7 v! F 3.2.2 鋼的淬硬致脆傾向 　　60kgf/mm2鋼種碳當量Ceq=0.35％，裂紋敏感系數(shù)Pcm=0.185％，鋼的淬硬致脆傾向不明顯，是一種焊接性及抗裂性良好的鋼種。 % @2 L( K- A9 l" r$ L, {( ^3 X {1 | 3.2.3 鋼中氫的致脆 2 m( c% W; \8 n1 a5 |4 c : |6 s) ^- W5 q4 e: Z% v4 d　　氫是焊接冶金過程殘留在鋼中的氣體雜質(zhì)。由于鋼中殘留的氫使鋼的塑性惡化而形成氫脆。 3.2.4 焊接粗晶區(qū)晶界的弱化 　　由于合金結(jié)晶過程的選擇作用和相臨晶粒間的相位不同，使得晶界總是含有比晶粒內(nèi)部多得多的雜質(zhì)和缺陷：而且由于晶界很薄，因而晶界的變形能力總是遠低于晶粒本身的變形能力。在正常受力下，晶粒本身承擔廠主要的塑性變形，保證了合金的塑性和強度。但NK HITEN610U2鋼種因含有Cr、Mo、V等成分，Cr、Mo、V元素屬于強碳化物及強氮化物形成元素，它們將會使晶界弱化或相對弱化。經(jīng)計算，經(jīng)驗公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2，Psr<0，因而該材料不易發(fā)生晶界斷裂。 ' q7 {% a4 d, {! N' d7 W; o+ o ( p6 ?5 a0 c* R; B+ T7 ?4 焊接裂紋的防止措施 　　根據(jù)形成裂紋的因素，為了防止裂紋的產(chǎn)生，需從結(jié)構(gòu)設計、材料選擇以及施工工藝三方面進行控制。 4.1 結(jié)構(gòu)設計 ; i. [3 d. U8 r " l+ g3 y8 H9 `- m- w& ~ _　　因壓力鋼管的設計是比較成熟的設計模式，它的設計有國家規(guī)范為依據(jù)，焊縫的布置是合理的。 4.2 材料選擇 ) a- O* p b L, H' } 4.2.1鋼管母材的選擇 　　鋼管母材選用日本生產(chǎn)的610U2及610F調(diào)質(zhì)高強鋼板，這是一種含C、S量很低的Cr Mo V系合金鋼，有著優(yōu)良的綜合力學性能，抗拉強度≥610MPa，低溫韌性vE 40≥330J(2mmv形缺口沖擊試驗)，脆性斷面轉(zhuǎn)變溫度vTs=-36℃。而碳當量Ceq=0.35％，裂紋敏感性指數(shù)Pcm=0.185％，當焊接熱輸入量為17kJ/cm時，熱影響區(qū)的最高硬度HVmax≤300，這是一種具有很好的焊接性和抗裂性的鋼種。該鋼的化學成分見表1，力學性能見表2。 ( {1 z. U8 ?0 Y" ]# |$ M. E Q 1 s% D4 [- P! m2 c: y( B# w表1 610U2及610F鋼化學成分(％) , ^7 E# m2 I C" U 0 W' @0 j; c/ O1 V' y C4.2.2 焊材的選擇 0 u! C6 B9 Q d- H# h& d 4 c7 C6 k7 z7 |' X) ]　　因工期較緊，在施工初期進行工藝評定選擇焊材時，僅進行了手工電弧焊的焊接工藝評定。評定合格后，選定了兩種高強鋼焊條：宜昌猴王焊條廠生產(chǎn)的MK．J607RH焊條及四川自貢大西洋焊條廠生產(chǎn)的CHE62CHJt焊條。這兩種焊條熔敷金屬化學成分及力學性能如表3、表4。 ' w% j( u5 l$ _7 W- F/ I+ x ) \8 t8 G$ B0 `表3 焊條熔敷金屬化學成分(％) 表4　焊條熔敷金屬力學性能 & g6 S+ E+ d6 K1 E$ v 這兩種焊條均為超低氫性焊條，擴散氫含量很低，MK．J607RH焊條擴散氫含量Hmax=1.28ml／100g，CHE62CFLH焊條擴散氫含量Hmax=2.29ml／100g，遠低于國標規(guī)定的4ml／100g的標準。由這兩種焊條進行的高強鋼的焊接工藝經(jīng)評定是合格的。焊縫的化學成分基本與母材相一致，焊縫的機械性能不低于母材，熱影響區(qū)的維氏硬度不大于300，證明此焊材與母材是相匹配的。 4.3 施工工藝 4 L, I7 n: R5 } ^' z. L7 l: P4 e $ l: y( g+ n8 d" W% g　　要防止焊接裂紋的產(chǎn)生，必須嚴格施工工藝，加強鋼管制安過程的控制，使鋼管從制作開始到安裝驗收完成都處于受控狀態(tài)。 4.3.1 加強鋼管制安過程控制 　　(1)嚴格按引水壓力鋼管制作規(guī)范制作管節(jié)，必須保證出廠管節(jié)的管口平面度及橢圓度符合規(guī)范要求，防止偏心管節(jié)的出廠。偏心管節(jié)的檢查通過測量管節(jié)四軸線弦長差可得。 - f, z. M( w! I3 \& U3 B) K 4 G }) ^; R/ t# q" j　　(2)工地環(huán)縫壓縫時，保持環(huán)縫組對間隙基本一致，避免局部區(qū)域壓縫內(nèi)應力偏大。 ( U# k( k7 G9 C/ j3 ~ 　　(3)控制環(huán)縫焊接順序。環(huán)縫焊接時，必須采用8名或10名焊工對稱分段退步焊，要求對稱部位的焊工焊接參數(shù)基本一致。 ( _6 w# r3 ]" o9 N 3 n2 l+ k6 Y; |4.3.2 加強鋼管焊接過程控制 % W( n3 Q: l; @, E1 A, _3 d0 O* G 4 M4 N3 H: \3 E- Q& g" F" i　　(1)嚴格高強鋼焊條烘烤及領用制度，嚴格清除環(huán)縫坡口及兩側(cè)30mm范圍內(nèi)鐵銹、油污等雜質(zhì)。 　　(2)因工地濕度大、溫度高，當焊接環(huán)境水蒸氣分壓高于25mmHg柱時，應選擇高于規(guī)定預熱溫度20℃～30℃進行預熱。 2 E: d( e+ D5 E% G ; y2 l1 X8 N! g0 i6 v　　(3)高強鋼的焊接，不論是δ=34mm，還是δ=60mm，盡量保證焊前預熱50℃，必須保證層溫不低于預熱溫度，且不超過230℃。尤其對于δ=60mm高強鋼焊縫，必須保證預熱溫度為50℃～100℃。 2 C! k$ n6 H B9 L3 B ' I# L0 m3 D ?2 w　　(4)δ=34mm、60mm強鋼焊縫焊后必須進行焊后消氫處理，加熱溫度150℃～200℃，保溫1h。其中δ=60mm高強鋼焊縫必須進行消應處理，使消應后的焊縫內(nèi)應力小于鋼材屈服強度的一半。 / J' u5 Z& {6 @: W 　　以上幾方面均能降低接頭冷卻速度防止其產(chǎn)生淬硬組織，從而避免產(chǎn)生延遲裂紋，保證焊縫內(nèi)部質(zhì)量。 ; L4 t3 N( B; \4 x% A0 X1 z5 結(jié)論 : w+ C& H, J( e7 m * T' P9 d) ~: d2 l$ j' g; J　　通過介紹焊接裂紋分類及分析焊接裂紋產(chǎn)生機理，根據(jù)三峽工程的實際情況，得出以下結(jié)論：要保證焊縫質(zhì)量，避免高強鋼焊縫產(chǎn)生焊接裂紋，必須嚴格施工工藝，加強鋼管制安過程的控制，使鋼管從制作開始到安裝驗收完全處于質(zhì)量受控狀態(tài)。 + t s/ z' e) \- Z / \% {3 v( U: |. u

漂流瓶

樓主可以參考ASME標準中的P91和TP347的焊接工藝評定來處理,我沒有做過你說的這種焊接.
, D- l' u& M* T5 u5 i不過,可以肯定的是預熱溫度不夠,而且焊后是否進行的適當?shù)暮负筇幚砟?
& Z0 v5 W( K9 `; r) W焊條我建議你選擇ESAB的OK 76.96來焊接!

ysw1979321

需要進行焊后熱處理

ccit

不過 可不要將 不銹鋼側(cè) 處理呀
只將91側(cè)和焊縫進行高溫回火

ccit

對了 那一側(cè) 再空氣中 不要 保溫  

漂流瓶

另外,P91 必須在管道內(nèi)充氬,否則根部氧化,后果很嚴重呀

漂流瓶

看樣子是溫度測點的套管，現(xiàn)在怎么樣了，大家說了不少，樓主應該冒個泡吧。

漂流瓶

一直關(guān)注這個問題，可總是沒有消息咯，瓶子在鍋爐廠的朋友那里問到了一些工藝，如果沒有解決，請與瓶子聯(lián)系。

lgkokode

焊前預熱溫度低取16o—180℃
道間溫度控制在280－320℃之間
0 j9 Z1 Z5 Y5 z( R" _& J7 u! _$ U& ]建議TIG打底焊，管內(nèi)充氬保護