P92钢组合件焊接后整体热处理实践
李光彦 刘 刚
沈阳东管电力管道工程有限公司，沈阳市和平区太原南街224号，110005；
摘要：本文通过超超临界机组P92材质组合件焊后整体热处理的工艺实践，介绍了P92组合件焊后高温回火时燃气热处理炉的动态调整方法及需要注意的问题。
关键词：P92、燃气炉、热处理、动态调整
近几年来，我公司先后为1000MW、660MW、600MW多台超超临界机组进行工厂化配管。其中高压主蒸汽和旁路（阀前）系统及疏水（阀前）系统、高温再热主蒸汽管道和低压旁路系统及低压旁路疏水系统的管材和管件均为P92钢制作。主要规格如下：
ID432×106、ID425×103、ID362×89、ID305×75、ID267×66、ID248×62、ID914×47、ID883×44、ID660×38、ID762×37、ID445×28、ID273×16。
焊接后，组合件进炉整体热处理。至目前为止，已经处理35炉1724吨。经过超声、射线、磁粉、硬度和金相检验，所有组合件百分之百符合有关标准要求。
主汽、热段管道选用P92马氏体耐热钢钢。在国际上这种新钢种还没有最佳回火参数范围的数据，还没有焊缝金属的CCT曲线，对P92钢焊缝金属的AC1点还不清楚【1】。P92材质组合件焊后进炉整体热处理，在国内不仅在工艺上需要进一步完善，在操作上也缺乏成熟经验，从而要求对热处理炉炉温进行更加严格的控制。
1、测试热处理炉炉温，掌握P92钢回火时炉内温度场的分布
1.1、在用燃气热处理炉简介
我公司燃气炉是可用于高温（960-1200℃）正火及中温≤（960℃）回火的综合性热处理炉。该燃气炉由微机控制14个电磁阀联动14个喷嘴的开启、关闭、大火、小火，进而实现对炉温的控制。热处理炉尺寸为14×4.5×4米。
热处理炉14×4.5米台车面分七个加热区，每个加热区对应的炉墙上左右各有1个喷嘴，距离台车3m高处安装七支热电偶，在操作室炉温仪表盘上安装对应的7台显示仪表（以下称炉温仪表），作为测量、控制炉温用。我们在组合件放置区（距离台车表面600mm至1700mm范围）安装了七支热电偶，每个加热区1支。组合件热处理时，热电偶绑扎在该加热区的焊缝上。无焊缝时，则绑扎在该区的管材上。并且在控制台上安装了7台显示仪表（以下称件温仪表），可随时观察炉内组合件的温度变化。
1.2、炉温测试情况
第一次测试：炉内装ID432×106/P92组合件五支，焊缝8道，重量63吨， 7支热电偶分别绑扎在7个区组合件的焊缝上，将炉温设定为760℃，升降温速度为60℃/小时，恒温7.5小时。
第二次测试：炉内装ID267×66/P92组合件8支，焊缝10道，将炉温设定为760℃，升降温速度为65℃/小时，恒温7.0小时。
第三次测试：炉内装ID445×28/P92组合件10支,焊缝13道，将炉温设定为760℃，升降温速度为70℃/小时，恒温6小时。对工作面上组合件焊缝的实际温度和炉温进行对比测试
上述三次测试结果如表一所示。
恒温结束后，工作面上的组合件焊缝温度有的加热区仍达不到工艺要求，故做工艺的动态调整，延长半小时恒温时间。出炉冷却后，进行硬度和金相组织检查：硬度均在180-250HB范围之内；微观组织结构为完全回火马氏体。除了热影响区外，母材和焊缝金属的马氏体板条特征明显，没有发现P92钢热处理过程中温度和升降温速率控制不当而出现的δ－铁素体、未回火马氏体、过度回火的回火索氏体等异常组织（这些组织的存在将导致P92钢部件的使用寿命大幅度下降）【2】。结论为硬度和金相组织合格（图1、图2、图3）。
图1
图2
图3
表一：恒温时各加热区组合件温度测试情况
加热区 第一次测试 第二次测试 第三次测试
焊缝温度
℃ h
恒温时间 焊缝温度
℃ h
恒温时间 焊缝温度
℃ h
恒温时间 焊缝温度
℃ h
恒温时间 焊缝温度
℃ h
恒温时间 焊缝温度
℃ h
恒温时间
第一区 759
7.5 760
8 757
7 759
7.5 769
6 770
6.5
第二区 748
7.5 750
8 747
7 750
7.5 742
6 748
6.5
第三区 759
7.5 760
8 755
7 759
7.5 750
6 752
6.5
第四区 761
7.5 762
8 760
7 762
7.5 764
6 764
6.5
第五区 749
7.5 752
8 748
7 750
7.5 750
6 750
6.5
第六区 746
7.5 749
8 744
7 748
7.5 757
6 758
6.5
第七区 743
7.5 746
8 743
7 747
7.5 760
6 762
6.5
附注：1）恒温时各加热区炉温为760±2℃。
2）回火工艺760±10℃，微机设定温度760℃。
根据测试结果得出如下结论：
1）恒温时各加热区的炉温为760±2℃是均匀的，各加热区组合件的温度是不均匀的。这是由于组合件摆放位置、火焰喷射及流动方向等因素造成的，属于燃气炉的正常现象。热处理时，必须经过动态调整（恒温时，根据组合件温度的情况，随时调整温度、时间），才能保证热处理后的组合件符合有关标准要求。
2）用于P92钢回火的热处理炉必须对炉温进行测试，尤其要测试炉内放置组合件的工作面温度，这对制定热处理工艺更有实际意义。
2、P92组合件焊接后进炉前应具备的条件
2.1、P92组合件主焊缝、仪表管座、定位块（卡块及耳轴等）焊后低温转变结束。不能及时入炉的组合件已经过消氢处理。焊缝表面经过磁粉探伤，发现的表面裂纹已经打磨干净。
2.2、P92组合件焊缝经过超声波探伤、射线探伤检验合格。返修后的焊缝复检合格。
2.3、P92组合件的管件、管材要重新进行硬度检验。当硬度值接近下限时，入炉前要采取防护措施，或调整热处理工艺，防止热处理后硬度进一步降低。
2.4、组合件焊缝要进行硬度检验，（一般P92焊缝硬度为370-450HB），以便制定正确的热处理工艺。
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