P91钢厚壁管多次热处理试验研究

P91钢厚壁管多次热处理试验研究
郭国均1 刘谋训2 张学锋1
1浙江省火电建设公司；   2浙江浙能兰溪发电有限责任公司
摘  要：S本文对A335P91钢焊缝允许的热处理次数进行了研究与分析。完成了焊接试件多达五次的焊缝热处理，并进行了拉伸性能、冲击性能、硬度和金相组织等理化试验，分析认为A335P91钢进行多次热处理对焊缝接头的综合性能有利的，但应控制次数，最佳控制在四次以内。。
关键词：P91钢，厚壁管，多次热处理，机械性能
前言
高温、高压管道材料是火力发电厂最重要的用材之一，它不仅对电厂的安全运行起着重要的作用，而且也影响电厂的建设投资。20世纪80年代，美国推出了SA335P91钢管材，用于替代A335P22 钢，目前已广泛应用于亚临界和超临界火力发电机组主蒸汽管道、再热热段管道及高中压导汽管道。与A335P22 钢相比较，SA335P91钢具有更好的耐高温强度和蠕变性能，在压力、温度、内径相同的情况下，采用P91钢代替P22钢，壁厚可减少一半左右，管道管件如T型三通的用量可降低约65%。
SA335P91钢适用于壁温为600℃以下蒸汽管道，其化学成分如表1所示 ，其机械性能指标如下：
抗拉强度：≥585（MPa）；
屈服强度：≥415（MPa）；
伸 长 率：≥20（％）；
冲 击 功：≥41（J）。
表1  P91材料成份
      成份
钢材        C        Mn        Si        S        P        Cr        Mo        Ni        Nb        V        W        B        N
P91        下限        0.08        0.30        0.20        -        -        8.00        0.85        -        -        0.18        -        -        0.03
        上限        0.12        0.60        0.50        0.01        0.02        9.50        1.05        0.40        -        0.25        -        -        0.07
浙江浙能兰溪发电有限责任公司4台600MW机组主蒸汽管道、再热热段管道及高中导汽管道都采用了SA335P91钢材料。对于SA335P91的返修，DL/T 869-2004《火力发电厂焊接技术规程》明确规定：焊接接头有超过标准的缺陷时，可采取挖补方式返修，但同一位置上的挖补次数不得超过三次，耐热钢不得超过二次（需要进行热处理的焊接接头，返修后应重做热处理），但对于焊缝热处理的次数，确没有明确规定。为了保证SA335P91管焊缝质量，笔者对焊缝热处理次数进行了试验研究。
1 焊接方案的制定和实施
1.1 SA335P91钢管采用规格为φ273×25.4mm，日本川崎制铁株式会社生产，试件数量为2对。
1.2采用GTAW+SMAW焊接工艺，选择使用英国曼彻特焊材，牌号规格为：焊丝9CrMoV-N/φ2.4mm；焊条9MV-N/φ2.5、φ3.2、φ4.0mm，焊接工艺参数如下表2。
表2  焊接工艺参数一览表
焊层（道）        焊接方法        焊接材料        焊接电流        焊接电压
（V）        焊接速度（mm/min）
                牌号        直径（mm）        极性        范围（A）               
1        GTAW        9CrMoV-N        φ2.4        正接        86-120        10-14        -
2（2）        SMAW        9MV-N        φ3.2        反接        72-104        21-22        -
3（2）~        SMAW        9MV-N        φ3.2        反接        90-137        22-25        -
4（3）~        SMAW        9MV-N        φ4.0        反接        110-137        22-25        -
盖面        SMAW        9MV-N        φ3.2        反接        90-137        22-25        -
1.3 采用二人对焊，焊接位置为2G（为保证每组试样焊接质量的一致性）。
1.4 焊接实施技术要求如下：
1）焊前应将焊件坡口表面及其每侧各20mm范围内的母材内、外壁以及焊丝表面的油、漆、垢、锈清理干净。
2）焊前应检查对接管口端面与管子中心线是否垂直。
3）对口时应检查是否有错口。
4）采用塞块进行点固，焊接工艺与本焊接工艺相同，不得有任何缺陷。
5）氩弧焊打底层焊后应检查并及时进行次层焊缝的焊接。
6）焊条电弧焊填充焊接时，双人对焊，并逐层进行检查，自检合格后，方可焊接次层，直至焊完。
7）填充焊接时，焊道厚度不大于所用焊条的直径，焊条摆动不大于焊条直径的3倍。

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2012-2-3 21:40 上传

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