不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]

stickzhang

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？

附：P91钢的化学成分（%）fficeffice" />

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, `1 ]% e# z% i$ x" a0 ?- i0 X( E- o3 Q2 M4 V S) Z& J; t2 \( o, O( q$ j7 m& `. x$ `7 |2 s- r& R' b! z( A' P/ j1 e4 [6 W1 m: M3 W% B0 V# m2 H* d6 M) i: q3 f+ [( P \5 O8 T x' o. I q2 r' G- V* ?" I' S+ N+ P8 x% w% ?* _! j+ h3 n5 }* L6 d9 G' V }; `# X$ h3 K" K% |+ V2 \6 }% D$ a* ~# L J" Y! h @' O) G$ Z: G- ~3 @( l! s/ q7 i( G9 n* Q4 T6 |6 c! W# [5 N) y: J- I7 t+ i$ l7 p& r9 P0 l$ p

元素	/ A5 m' Q( R$ R" C5 o T: u C	S	; H8 B) J3 r8 W k T' `3 L9 F$ c7 B P	2 |9 M$ W5 ?' C- N Mn	Si	- |: W* @" G; r2 ^9 X9 x1 o Ni	, k) ~# {8 c1 s% |7 O/ j v) \* P Cr	Mo	V	Nb
含量%	0.078	5 `2 D9 r- k5 c6 g$ P% f2 R( g 0.0031	* ?3 ]: A( P" {/ v. t6 y7 {/ ^ 0.016	0. 27	0.3	0.043	2 R& I6 I& r7 S; ]0 }) \ 8.56	# }& g Y2 N1 t t 0.96	s" q& b% O2 E7 @' e 0.22	0.081

 

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黄河湃

楼主好！ # |6 u" O% R1 ?3 h$ _3 t ' Y0 l5 y2 z4 i! }1 s) L0 R转载一篇专业文章，可能对你有所启发： - t( |4 v( Z8 H5 V! U5 i2 [ + F# ]9 u5 ?' T焊接裂纹产生原因 % C- {* g2 t7 x9 q8 W 　　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。 + e% r, _+ S& I' w' B O! r4 `% C ( G h4 X4 [% N1 J3.1 力学因素 X0 b( g- Z, r* ~- R+ d/ t　　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 ; ~$ ^+ g( Y' i) n* } 　　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。 & P# G& `. T$ S' g/ h ; d2 o7 d# [% ]! m* Q3.2 冶金因素 3.2.1 冶炼杂质对高温脆性区的影响 　　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。 3.2.2 钢的淬硬致脆倾向 6 B# l! E v! ^　　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。 & F% V1 J9 t3 [8 U 3.2.3 钢中氢的致脆 1 `: q& K7 `1 I8 q3 B4 \ ; U' a# [ |/ W3 z# o0 x$ P　　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。 3 {3 P1 R, ^2 O8 V1 H" m : A4 M% [* N. Y+ F3.2.4 焊接粗晶区晶界的弱化 + G% O( [5 R+ J ^　　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。 4 焊接裂纹的防止措施 & A( B. |3 |/ E. C$ ]/ A( O/ a" [ G, m, m+ q! P6 o% F7 p% g　　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。 $ @ F; o; E* r% R/ h 4.1 结构设计 　　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。 : z5 V( f d. t2 O 4.2 材料选择 + V3 P5 E$ ^7 B. P5 J+ b4 T8 Z " n9 N8 w& G* W) O& O+ m1 p4.2.1钢管母材的选择 9 j; g& ~ Z* v! G( ^' f: U' q% @0 P 8 e0 R. Y8 E9 c: y3 E　　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。 ) ?2 D' l, Q& i' {表1 610U2及610F钢化学成分(％) & _ Z, L5 u9 x - G. V) H; u4 U! |2 d& M4.2.2 焊材的选择 　　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。 # P# P7 ]( Z: ^% u# u7 Y / `; t3 w- k" ?表3 焊条熔敷金属化学成分(％) ! m; v+ x: n( a 表4　焊条熔敷金属力学性能 N; Q6 `5 `5 }6 [ g$ y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。 & c. z/ D. h+ n! F0 `( I4.3 施工工艺 3 I2 Z' s( H4 j5 ^# U 0 z$ d) o9 `$ [& S　　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。 8 @ W- e' A' G" I 4.3.1 加强钢管制安过程控制 % C8 I( {: C% F# A　　(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。 ) u& G3 |9 g; g0 X# e　　(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。 # n$ m6 g) m2 w7 Q; n% _　　(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。 $ p& [2 Q( i: B a' _3 u, B 9 w8 w9 Z: Y% u9 `: x- g4 l. U3 _ N4.3.2 加强钢管焊接过程控制 　　(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。 　　(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。 　　(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℃。 　　(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。 4 I- z7 M3 Z. R" w9 t 　　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。 5 结论 & W4 e% h" _/ G1 s0 M 　　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。 3 b0 X* k1 E3 K! d! U

漂流瓶

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.
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!
- x2 B  \! M9 }! k9 i; Q; b5 |焊条我建议你选择ESAB的OK 76.96来焊接!

ysw1979321

需要进行焊后热处理

ccit

不过 可不要将 不锈钢侧 处理呀
# f% e3 J4 B9 h- u4 ?- s. c只将91侧和焊缝进行高温回火

ccit

对了 那一侧 再空气中 不要 保温  

漂流瓶

另外,P91 必须在管道内充氩,否则根部氧化,后果很严重呀

漂流瓶

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。

漂流瓶

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。

lgkokode

焊前预热温度低取16o—180℃
道间温度控制在280－320℃之间
! a/ p% f* X4 n建议TIG打底焊，管内充氩保护