A335-P91材料管道焊接参考文档课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,A335-P91,材料,管道焊接,华夏监理专用课件禁止外传,A335-P91材料管道焊接华夏监理专用课件禁止外传,前言：,9Cr1Mo,（,SA335P91,SA213T91,）钢是美国于七十年代末八十年代初开发的新型马氏体耐热钢，以其热膨胀系数，弹性模量、蠕变性能以及抗氧化性等多方面的优胜在许多国家的电站的主蒸汽管道中得以广泛的应用。,由于其材料特殊性，焊接工艺、热处理的特点需要在施工过程中摸索，而且管道对口、安装顺序对焊接质量也起着关键作用。,为保证,P91,钢管道的焊接工艺和焊接质量达到要求，首先必须制订出,P91,钢焊接工艺、安装要求，做为指导焊接工艺评定及现场焊接施工的依据，在现场施工过程中严格执行工艺要求。,前言：9Cr1Mo（SA335P91SA213T91,一,管道材料特性分析,P91,合金管钢相当于国标,10Cr9Mo1VNb,。,该钢是在,9Cr-1Mo,的基础上，适当地降低了,C,、,S,、,P,含量，添加微量的,V,、,Nb,、,N,元素，其化学成分和常温力学性能见表,1,，表,2.,与,P91,钢对应的德国钢号为,X10CrMoVNNb91,，日本钢号为,HCM95,，法国则为,TUZ10CDVNb0901,表,1 P91,钢的化学成分（,%,）,材质,化学成分,A335-P91,C,Mn,P,S,Si,Cr,Mo,其他,0.18-0.12,0.30-0.60,0.02,0.01,0.02-0.50,8.00-9.50,0.85-1.05,V 0.18-0.25,；,N 0.030.07,；,Ni,0.40,；,Al,0.02,；,Ti,0.01,；,Zr,0.01,；,Nb 0.06-0.10,表,2 P91,钢的常温力学性能,标,准,屈服极限,0.2(MPa),抗拉强度,b(MPa),延伸率,5(%),硬度,（,HB）,SA-335 P91,415,585,20,250,一管道材料特性分析P91合金管钢相当于国标10Cr9Mo,P91,合金钢管特点：,不仅具有高的,抗氧化性,能和抗高温蒸汽腐蚀性能，而且还具有良好的,冲击韧性,和高而稳定的持久塑性及热强性能。在使用温度低于,620,时，其,许用应力,高于,奥氏体不锈钢,。在,550,以上，推荐的设计许用应力约为,P9,和,2.25Cr-1Mo,钢的两倍。,P91,合金管在不预热条件下进行焊接时，产生裂纹的机率是,100%,。可以说,P91,合金钢管,具有较大的冷裂纹倾向,一般认为当预热温度提高到,200250,时，就可有效避免冷裂纹的产生。,由于,P91,材料焊接工艺特性的要求，,往往业主、监理,对其焊接的整个过程,严格,控制，在对口、预热、点固焊、,GTAW,封底焊接、,SMAW,焊接、层间温度、层间厚度、根层探伤、外观检查、最终热处理、无损检验等,多,道工序进行监控。,A335-P91材料管道焊接参考文档课件,P91,材料焊接时存在的问题,1,、,热影响区淬硬组织的产生,P91,材料，高温下奥氏体十分稳定，要冷却到较低温度,(,约,400),才能变为马氏体。粗大的马氏体组织脆而硬，接头又处在复杂应力状态下。同时，焊缝冷却过程中氢由焊缝向近缝区扩散，氢的存在促使了马氏体脆化，其综合作用的结果，很容易在淬硬区产生冷裂纹。,由于热影响区的各种组织具有不同的密度、,膨胀系数,和不同的晶格形式，在加热和冷却过程中必然会伴有不同的,体积膨胀,和收缩；另一方面，由于焊接加热具有不均匀和温度高的特点，故而,P91,焊接接头内部应力很大。,P91材料焊接时存在的问题,2,、热影响区,晶粒,长大,焊接热循环,对焊,接头热影响区的晶粒长大有重大的影响，特别是紧邻加热温度达到最高的熔合区。当冷却速度较小时，在焊接热影响区会出现粗大的块状,铁素体,和碳化物组织，使钢材的塑性明显下降；冷却速度大时，由于产生了粗大的马氏体组织，也会使焊接接头塑性下降。,总的来说，,P91,钢的焊接，主要需注意两方面的问题，,一是防止焊缝和热影响区脆化及裂纹，在热影响区或焊缝金属中尽量减小粗晶区；,二是减少拘束度，从而降低焊接接头残余应力，防止产生裂纹。,2、热影响区晶粒长大焊接热循环对焊接头热影响区的晶粒,合金元素在,P91,钢中的作用：,1.,碳是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短时强度上升，塑性、韧性下降，对,P91,这类马氏体钢而言，含碳量的上升会加快,碳化物,球化和聚集速度，加速合金元素的,再分配,，降低钢的,焊接性,、耐蚀性和抗氧化性，故耐热钢一般都希望降低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。,P91,钢与,12Cr1MoV,钢相比，含碳量降低,20%,，这是综合考虑上述因素的影响而决定的。,2.,P91,钢中含微量氮，氮的作用体现在两个方面。一方面起固溶强化作用，常温下氮在钢中的溶解度很小，,P91,钢焊后热影响区在焊接加热和焊后热处理过程中，将先后出现,VN,的固溶和析出过程：焊接加热时热影响区内已形成的,奥氏体,组织由于,VN,的溶入，氮含量增加，此后常温组织中的过饱和程度提高，在随后的焊后热处理中有细小的,VN,析出，这增加了组织稳定性，提高了热影响区的持久强度值。另一方面，,P91,钢中还含有少量,A1,，氮能与其形成,A1N,，,A1N,在,1 100,以上才大量溶入基体，在较低温度下又重新析出，能起到较好的弥散强化效果。,。,合金元素在P91钢中的作用：,3.,加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力，含铬量小于,5%,时，,600,开始剧烈氧化，而含铬量达,5%,时就具有良好的抗氧化性。,12Cr1MoV,钢在,580,以下具有良好的抗氧化性，腐蚀深度为,0.05 mm/a,，,600,时性能开始变差，腐蚀深度为,0.13 mm/a,。,P91,含铬量提高到,9%,左右，使用温度能达到,650,，主要措施就是使基体中溶有更多的铬。,4.,钒与铌都是强碳化物形成元素，加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物，有很强的弥散强化效果。,5.,加入钼是为了提高钢的热强性，起到固溶强化的作用。,6.P91,钢靠合金化原理，尤其是添加了少量铌、钒等微量元素，高温强度、抗氧化性较,12 Cr1MoV,钢有较大的提高，但其焊接性能较差。,P91,焊后热处理前，,必须冷却至,100,150,，保温,1 h,；回火温度,730,780,，保温时间不少于,1 h,。,3.加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力，含铬量小于,二、现场施工要求,1,、对,P91,钢的管道系统施工采用单方向施工，即至少总保持一端为自由伸缩端，以便于减小管道系统的应力，防止焊接是产生裂纹。,2,、对口装配要求采用机械对口卡具，不建议采用门型块电焊固方法进行焊口点固。,3,、严禁在坡口及管道上任意引弧和电弧擦伤，严禁损伤母材。,4,、,P91,钢焊接时最低环境温度应在,5,以上为宜，环境温度低于此温度时，严禁焊接，必要时一定要采取特殊措施。采取有效的防风、防雨措施，严禁在雨、雾等不良天气条件下进行焊接及热处理工作，以防止冷裂纹产生，提高焊接质量。,5,、必须保证焊接、热处理的连续性，避免由于以外断电导致焊接及热处理非正常中断。现场配备两路专用电源，其中一路为备用。,6,、充氩装置需要耐高温，要有较好的密封性，并且易于取出和安装。在整个预热、焊接、热处理过程中，保留充氩装置，即可防止管道内穿堂风，又可在焊接区域形成封闭气室，起到保温和减小内外壁温差的作用。若出现不合格焊口，而且缺陷出现在根部或近根部，则焊缝进行返修时，仍需充氩保护。,二、现场施工要求1、对P91钢的管道系统施工采用单方向施工，,2.1,焊接方法选择,目前，,P91,钢管道的焊接,一般,采用,GTAW+SMAW,和,GTAW+GMAW,的焊接方法；,要求焊前预热及焊后热处理，均采用远红外电加热；,为防止根部氧化，要求背部充氩保护；,焊接完成后焊缝要求进行,100%,无损探伤（通常,RT,），另做,100%,表面探伤（,PT,）检验。,2.1 焊接方法选择目前，P91钢管道的焊接一般采用GTA,2.2,坡口形式选择及加工,坡口,一般,采用,V,型,或,VU,坡口，其间隙、钝边、坡口角度如图：,坡口的制备应以机械加工的方法进行。,严禁,使用热加工方法（,火焰、,等离子切割）下料,。,2.2坡口形式选择及加工坡口一般采用 V 型或 VU 坡口,2.3,焊口组对及点固,管件对口时一般应做到内壁齐平，如有错口，其错口量应符合下列要求：对接单面焊的局部错口值不应超过壁厚的,10%,，且不大于,1 mm,。焊口禁止强力对口（冷拉口除外），更不允许热膨胀法对口，以防引起附加应力。,点固对接焊缝时必须预热，,点固焊时采用,坡口内侧,搭,桥点固或加紧固板的方式,，选用,焊材,与母材相同，且采用氩弧焊点固。,2.3焊口组对及点固管件对口时一般应做到内壁齐平，如有错口,2.4,焊缝背面焊接保护,焊口组对后，必须经过焊接质检员（或焊接技术人员）检查认可，并在工序交接单签字确认后，才能进行氩弧焊打底焊接,。,氩弧打底背部充氩：,由于,SA335-P91,为高铬合金钢，焊接时根部焊缝易氧化，因此在对口前必须做好根部充氩保护的措施。,在坡口两侧约,300-500mm,的位置封堵，形成气室，封堵物用一铁丝系牢，焊接结束后，从管道开口端取出；可采用如下图方法加工堵板；焊缝坡口内用岩棉撕成条状封堵，以减少氩气的溢出。,焊接前预先通入氩气,515,分钟，以排尽管道内空气。开始流量可为,20-30L/min,以排尽气室内空气，施焊过程中流量应保持,8-10L/mi,。,2.4 焊缝背面焊接保护焊口组对后，必须经过焊接质检员（或,a,背面充气装置简图,b,现场应用效果图,焊缝充氩保护焊接装置示意图,a 背面充气装置简图,管内保护氩气的检验：,焊接前首先要对管内氩气纯度进行检验。检验方法：焊丝放在坡口内处在氩气保护下，用电弧将焊丝端部加热至变红后迅速将焊丝伸到管内并将电弧熄灭，待焊丝端部温度降到室温后抽出观察焊丝端部的颜色来判断管内氩气的纯度。,焊丝端部为银白色，说明管内气体为纯氩；金黄色说明管内氩气不太纯净，但也可以满足焊接需要。焊丝端部为蓝、灰、白等颜色说明管内氩气纯度不够，需要继续置换。,钨极端部磨制,焊丝端部合格,焊丝端部不合格,管内保护氩气的检验：钨极端部磨制 焊丝端部合格,a,打底过程中温度测量,b,填充过程中温度测量,图,3,焊前预热,三,.,焊接过程,3.,焊接预热及热处理采用微电脑程序控温柜,，预热前检查设备是否完好，仪表件是否能正常使用，加热片、热电偶、线路、打印纸、墨水是否完好齐全。焊接过程中，氩弧焊预热温度,200,，焊接两遍。气保焊预热温度,200-250,，达到预热温度后用测温枪检测预热温度。预热时应在坡口两侧均匀进行加热，预热范围应为坡口中心两侧各不小于壁厚的,5,倍，要防止局部过热，加热区以外,100mm,范围予以保温。,a打底过程中温度测量,3.2,氩弧焊焊接（,GTAW,）打底须进行,2,层，施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满，多层多道焊的接头应错开，如下图；焊口打底效果如图,5.,焊接层道示意图,3.2氩弧焊焊接（GTAW）打底须进行2层，施焊中，应特别注,封底焊接效果图,封底焊接效果图,3.3,焊工打底完毕后，经检查无裂纹或其他缺陷方可使用焊条电弧焊焊接，采取对称焊法，如,下,图。,焊工,对称焊接,3.3 焊工打底完毕后，经检查无裂纹或其他缺陷