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标题: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助] [打印本页]
作者: stickzhang    时间: 2007-1-19 21:14
标题: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]

我公司是电力管道加工企业，在我厂现在遇到一个难题，在焊接P91钢与不锈钢1Gr18Ni9Ti角焊缝焊接过程中,焊接形式见附件，在焊接时候原来采用A302焊条，焊前预热90℃，在焊接完后电厂运行一段时间以后发现在熔合线附近有贯穿性裂纹，后来改进工艺后，采用镍基焊条施焊过渡层，预热温度150-170℃，然后采用A307焊条施焊，焊后层间和表面做PT检验，发现均有碎裂纹，请问各位高手前辈这是什么原因？有没有合适的施焊工艺？

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附：P91钢的化学成分（%）fficeffice" />

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作者: 黄河湃    时间: 2007-1-24 23:20
标题: Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]
楼主好！. Z2 H/ c) V3 l4 s% v& O 3 ^& Y& x" N ]+ t4 b' ~ 转载一篇专业文章，可能对你有所启发：7 k. P. {, ^* I! t * `- _4 A$ O3 h7 f. f+ } 焊接裂纹产生原因 ) ~$ x. F; {6 C( ~1 P; z9 ~ l 0 V! T( {! |! }9 S, Z　　形成焊接裂纹的原因是多方面的，但可以归纳为力学因素和冶金因素两方面。 / p q0 }4 ^- Y- Q r" y, g7 y; ^ z# h5 \ 3.1 力学因素1 z( s5 l: t! r8 D . |8 n% i- \6 n　　导致裂纹产生的力学因素主要为拘束应力。压力钢管焊接时采用多层多道焊，焊接第一层焊缝时，由于焊缝截面远小于构件的截面，因此拘束应力和拘束变形将集中在截面比母材0 u1 K# E% o: r. e; l0 P# f 9 x8 u1 |8 I) a* Z3 W7 G; u　　小很多并且变形相对容易的焊接区内，造成第一道焊缝的焊接区是最容易出现裂纹的区域。拘束度越大，焊接区域承受的拘束应力和应变越大，造成焊接裂纹的危险性也越大。焊缝在压缝完成后，特别工地环缝不可避免地会产生拘束度偏大，从而致使点焊区域承受的拘束应力和应变偏大。焊接时，由于焊接区域的温度升高，点焊区域拘束应力得以释放，易造成裂纹的产生。有时钢管丁字接头部位容易产生裂纹就是因应力过分集中造成。 / X! j7 S5 m5 J2 z$ M/ p8 K1 a/ b% ?, y 3.2 冶金因素 K. b: t4 A2 G/ Z/ ?+ g- @ 0 N' Y3 n0 B/ J: L1 D 3.2.1 冶炼杂质对高温脆性区的影响 ! S4 ^: H$ X( g4 o , F( H& j0 u; q" o; U　　钢中的杂质元素如C、S、P、B会明显地扩大高温脆性区的温度范围。60kgf/mm2钢种是一种含C、S、P量很低的Cr-Mo-V系合金钢。Mn含量较高，约为1.20％～1.60％，可以减小高温脆性区，因而60kgf/mm2钢是一种可以减小高温脆性区的钢种。8 J/ K C: W" w5 Z7 W , G) ]1 E. P) @, B 3.2.2 钢的淬硬致脆倾向1 e+ m( I% Z9 S% z3 C4 ^. W 1 O1 J0 ?9 R2 T 　　60kgf/mm2钢种碳当量Ceq=0.35％，裂纹敏感系数Pcm=0.185％，钢的淬硬致脆倾向不明显，是一种焊接性及抗裂性良好的钢种。 . P& B0 i$ t/ ]$ ^8 w 1 C8 o/ e% M9 t5 t$ u3.2.3 钢中氢的致脆; J; J& ], [+ F- } 5 D3 w- {; ]$ v0 [　　氢是焊接冶金过程残留在钢中的气体杂质。由于钢中残留的氢使钢的塑性恶化而形成氢脆。9 p4 I% D$ w% J - n* `% ^' I0 R& [1 _ 3.2.4 焊接粗晶区晶界的弱化, S: z- r" x. e5 U 8 M5 v, Q, l+ ` 　　由于合金结晶过程的选择作用和相临晶粒间的相位不同，使得晶界总是含有比晶粒内部多得多的杂质和缺陷：而且由于晶界很薄，因而晶界的变形能力总是远低于晶粒本身的变形能力。在正常受力下，晶粒本身承担厂主要的塑性变形，保证了合金的塑性和强度。但NK HITEN610U2钢种因含有Cr、Mo、V等成分，Cr、Mo、V元素属于强碳化物及强氮化物形成元素，它们将会使晶界弱化或相对弱化。经计算，经验公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2，Psr<0，因而该材料不易发生晶界断裂。5 r5 ^" c, c2 G 7 ]( E9 I5 a5 [! y- q4 r4 焊接裂纹的防止措施 * }' l# c2 B! O0 }* O ( V8 {0 }8 _3 Z* Y　　根据形成裂纹的因素，为了防止裂纹的产生，需从结构设计、材料选择以及施工工艺三方面进行控制。6 F' T, F4 i1 O! V, C1 n& T2 L5 \" z' b , z- U& m0 _" e; u: u4.1 结构设计 ! o/ k. w- g) x/ M* }7 O" w% n # K8 g q8 s0 u/ D5 `( p+ U. r; K6 D　　因压力钢管的设计是比较成熟的设计模式，它的设计有国家规范为依据，焊缝的布置是合理的。 1 Q* y2 C! R4 c; f5 ]3 r$ e5 U% D% V6 S5 E 4.2 材料选择6 Z6 l, m m$ n8 P: n I& j ) c" {% i4 Y. }- H- o9 z# T 4.2.1钢管母材的选择 ' k+ m: S; B9 ?" l3 o1 c7 D ' b9 r- R# m+ V. t _ f' d　　钢管母材选用日本生产的610U2及610F调质高强钢板，这是一种含C、S量很低的Cr Mo V系合金钢，有着优良的综合力学性能，抗拉强度≥610MPa，低温韧性vE 40≥330J(2mmv形缺口冲击试验)，脆性断面转变温度vTs=-36℃。而碳当量Ceq=0.35％，裂纹敏感性指数Pcm=0.185％，当焊接热输入量为17kJ/cm时，热影响区的最高硬度HVmax≤300，这是一种具有很好的焊接性和抗裂性的钢种。该钢的化学成分见表1，力学性能见表2。 0 u0 z% V/ ^% s4 t. |3 E2 o ^% L- R 7 A# m D6 Q8 A% O- a表1 610U2及610F钢化学成分(％) ! |/ \) D! m- x M( `" T # ]6 T) w' a% T. s b2 B4.2.2 焊材的选择- M% @# V3 H! m0 Z . ?5 m! P5 c" }& s* U9 U" I 　　因工期较紧，在施工初期进行工艺评定选择焊材时，仅进行了手工电弧焊的焊接工艺评定。评定合格后，选定了两种高强钢焊条：宜昌猴王焊条厂生产的MK．J607RH焊条及四川自贡大西洋焊条厂生产的CHE62CHJt焊条。这两种焊条熔敷金属化学成分及力学性能如表3、表4。$ ^! z0 c* a! U. i * ~/ M R0 X! k2 [$ H5 }表3 焊条熔敷金属化学成分(％)2 t) _& L- O& H 3 S7 I D$ s! b% D0 C8 }表4　焊条熔敷金属力学性能 2 m1 i" A" C7 F( O! L $ i+ A! k) `; @这两种焊条均为超低氢性焊条，扩散氢含量很低，MK．J607RH焊条扩散氢含量Hmax=1.28ml／100g，CHE62CFLH焊条扩散氢含量Hmax=2.29ml／100g，远低于国标规定的4ml／100g的标准。由这两种焊条进行的高强钢的焊接工艺经评定是合格的。焊缝的化学成分基本与母材相一致，焊缝的机械性能不低于母材，热影响区的维氏硬度不大于300，证明此焊材与母材是相匹配的。 / M# E8 | A. Z B& z" i9 I5 v" o0 s 4.3 施工工艺 + R4 [% {0 D6 X& t" Z 7 j1 X+ X; |- J, q( O& O　　要防止焊接裂纹的产生，必须严格施工工艺，加强钢管制安过程的控制，使钢管从制作开始到安装验收完成都处于受控状态。/ ]1 y' V# l0 I( } 3 X! s( C! L( A% _) O7 f4.3.1 加强钢管制安过程控制 & n- X% m% @( H* b! l3 [ W; Y - _ j6 {" [" |- L　　(1)严格按引水压力钢管制作规范制作管节，必须保证出厂管节的管口平面度及椭圆度符合规范要求，防止偏心管节的出厂。偏心管节的检查通过测量管节四轴线弦长差可得。) @2 \" C! \2 ]2 e- U4 i. B ; M$ i$ x$ E1 r" O　　(2)工地环缝压缝时，保持环缝组对间隙基本一致，避免局部区域压缝内应力偏大。 , A2 r! `. Q- z( t3 v " g6 d+ I+ T( @. p) W5 E2 D　　(3)控制环缝焊接顺序。环缝焊接时，必须采用8名或10名焊工对称分段退步焊，要求对称部位的焊工焊接参数基本一致。 , c! g' O3 O3 w* K. K8 h1 y) x- Q O8 G. G 4.3.2 加强钢管焊接过程控制 2 H% ^5 @- C( X9 Q1 s1 q2 I & {' e T9 P5 H4 }　　(1)严格高强钢焊条烘烤及领用制度，严格清除环缝坡口及两侧30mm范围内铁锈、油污等杂质。* K6 [+ Q/ Q; I) h" N% Z3 D3 J 1 _0 q7 ` p( f9 _ _6 i S 　　(2)因工地湿度大、温度高，当焊接环境水蒸气分压高于25mmHg柱时，应选择高于规定预热温度20℃～30℃进行预热。 7 h+ S& i& w$ W! H # w7 v' g, [ }　　(3)高强钢的焊接，不论是δ=34mm，还是δ=60mm，尽量保证焊前预热50℃，必须保证层温不低于预热温度，且不超过230℃。尤其对于δ=60mm高强钢焊缝，必须保证预热温度为50℃～100℃。 % d; d$ ?. T( ^6 |/ R) I9 ^8 B5 j 　　(4)δ=34mm、60mm强钢焊缝焊后必须进行焊后消氢处理，加热温度150℃～200℃，保温1h。其中δ=60mm高强钢焊缝必须进行消应处理，使消应后的焊缝内应力小于钢材屈服强度的一半。* E% P8 Z& Y. u& [; `1 N+ l6 N6 \ ' ]& y; @9 m. w, i1 j M 　　以上几方面均能降低接头冷却速度防止其产生淬硬组织，从而避免产生延迟裂纹，保证焊缝内部质量。 & p* u8 I1 j( X' h; S$ Z1 b5 S7 C! }, I4 U1 Q' I( L' Z8 a 5 结论4 G1 |; o5 i! `6 \5 Z. o" H 7 z6 `! Y" Z: S; B 　　通过介绍焊接裂纹分类及分析焊接裂纹产生机理，根据三峡工程的实际情况，得出以下结论：要保证焊缝质量，避免高强钢焊缝产生焊接裂纹，必须严格施工工艺，加强钢管制安过程的控制，使钢管从制作开始到安装验收完全处于质量受控状态。 + O) }" F) @& ?4 K. T- h0 S# K/ ^/ l% @9 _$ ]( v9 q" Z1 m
作者: 漂流瓶    时间: 2007-2-26 23:19
标题: Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]
楼主可以参考ASME标准中的P91和TP347的焊接工艺评定来处理,我没有做过你说的这种焊接.) u4 u. q9 P2 s% e  G) n2 ~+ V
不过,可以肯定的是预热温度不够,而且焊后是否进行的适当的焊后处理呢!5 c6 [, a/ q8 A2 `9 n, ?
焊条我建议你选择ESAB的OK 76.96来焊接!
作者: ysw1979321    时间: 2007-3-30 00:04
标题: Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]
需要进行焊后热处理
作者: ccit    时间: 2007-4-5 11:54
标题: Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]
不过 可不要将 不锈钢侧 处理呀1 b- H, @9 w7 c. b) V; ^9 e+ J
只将91侧和焊缝进行高温回火
作者: ccit    时间: 2007-4-5 11:56
标题: Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]
对了 那一侧 再空气中 不要 保温  
作者: 漂流瓶    时间: 2007-4-14 00:19
标题: Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]
另外,P91 必须在管道内充氩,否则根部氧化,后果很严重呀
作者: 漂流瓶    时间: 2007-5-25 20:55
标题: Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]
看样子是温度测点的套管，现在怎么样了，大家说了不少，楼主应该冒个泡吧。
作者: 漂流瓶    时间: 2008-5-5 23:33
一直关注这个问题，可总是没有消息咯，瓶子在锅炉厂的朋友那里问到了一些工艺，如果没有解决，请与瓶子联系。
作者: lgkokode    时间: 2008-5-7 18:09
焊前预热温度低取16o—180℃
5 M8 s* f7 T- w; d1 [道间温度控制在280－320℃之间. m+ T2 }* X" P' D  d
建议TIG打底焊，管内充氩保护



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