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不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]

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发表于 2007-1-19 21:14:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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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发表于 2007-1-24 23:20:39 | 显示全部楼层

Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]

楼主好!, F0 @) }/ `6 e 8 ^ l7 I1 y) F9 t% X* }0 r 转载一篇专业文章,可能对你有所启发: & H4 G$ i' I" u' L 0 E: o. N# X8 Q) I* r焊接裂纹产生原因 1 m" c# [! Z. x8 v$ P4 E$ v : M& `0 }7 q6 P- 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。 ) U/ d6 X# h: t' k 5 f" C/ d$ f" S5 C2 u3.1 力学因素; H0 R* k. ^4 C v) _1 { * C$ K3 |* E; t* D( k   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8 s7 ~( @- B2 I0 f - U) W X# _& v& S* Q* P. g   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。1 A7 V2 b' Q0 x! h V6 ^5 _5 S. Z( q $ N/ T. I, P# Z, @# k( ]6 i 3.2 冶金因素- _0 c: }( v; @7 T: G1 r ) D3 A X3 v4 H, V 3.2.1 冶炼杂质对高温脆性区的影响 % n1 q8 _* M% `2 |. @' i3 J 2 t" f( [$ b2 e! R6 _4 ^# F  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。# k3 M0 `/ J! H O1 F* C 3 x* ^) x1 F) Z( z; G) a& B- W' ^3.2.2 钢的淬硬致脆倾向 4 v+ e, c1 |0 V9 ?: G; b$ ~ ~ 5 F7 v+ o! h) w3 O# w& a' e2 [; I  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。4 I$ V. \: o4 \7 W K3 J" f, \7 o0 G5 o3 m 3.2.3 钢中氢的致脆2 X0 e! ?2 ]5 _8 n1 ^! c " B1 t2 A( K' k" Z) o   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。 - h2 @4 J9 I7 J, B- |9 o" G& d' {: A 3.2.4 焊接粗晶区晶界的弱化3 L9 I2 x2 o/ C. ~& ~$ W 1 U# I6 H& ]9 @7 c; m. u, w( S: U   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。& y2 n4 T; S* v+ p: j - d& c, q6 g( p9 W& ~ 4 焊接裂纹的防止措施 / d( z* ], T! {- j% i) ^8 @) B% e 2 t a/ O: v+ X0 O Q  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。 . i& ?" Q' F( r) Y * I. k6 g% S9 L( N- c" ^4 W% Q; m4.1 结构设计% _3 I I4 j4 K+ U" V P' h' G/ g2 q+ O  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。2 w2 N/ }3 [9 W% F7 ]+ R( c 5 Q. n9 u; I$ C' v- x 4.2 材料选择 ; J% W$ O6 F4 L3 |8 _. |4 x& z. u) L* y \. Y( s 4.2.1钢管母材的选择" Y! L1 H0 U3 q. \! | 9 [: M w/ J8 y5 o  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。 3 j/ a: Z6 @; E6 a. o; ^- ~9 C; g% y, q7 @+ r. w3 ?: S4 Q 表1 610U2及610F钢化学成分(%)2 |3 D( `6 ~8 P7 l ) \2 A8 a& @) }. ~( N8 C2 ] 4.2.2 焊材的选择 0 L/ J8 ^! f+ `6 t- | 6 R0 f* N, D/ T5 R4 P  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。 3 V( D$ j, K8 T* \5 { ! [" t1 m" @; s" B( X. H表3 焊条熔敷金属化学成分(%)9 N; L5 L T1 _# i0 k) ? $ T: D4 g& l7 U' c表4 焊条熔敷金属力学性能 L0 I$ p6 e* q/ B / Z5 Y0 u: e! O: }3 C$ h5 I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。/ I- w. d1 M) V, F 6 O' E- H5 [+ E, M K0 g. j4.3 施工工艺 4 j6 e: }% x5 ?. Z) d / E3 W+ I3 Z* H5 c9 {# B+ ~  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。 / K- M: @9 @/ D5 P5 n# ?) U" h2 W 4.3.1 加强钢管制安过程控制 8 s7 W+ O. ?: V3 ]6 R3 G , y5 j. j# s& E) D  (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。 9 I" @7 W/ _9 e3 l- ~2 g8 b4 }% ]8 z) V$ y1 c9 P4 z   (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。 * g, n6 f6 J0 l" Y: T. Q* K 9 L3 }. v6 o8 U/ p2 ^* \- q  (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。 # f+ ~1 O4 h, F' J) H9 f& I8 z2 K2 b1 C2 ?, n3 d! z 4.3.2 加强钢管焊接过程控制 * I' c0 A2 k% w+ f) G) F: X 9 e$ s. L5 ]3 a" [  (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。 $ I H7 r2 {/ a( `0 Y6 [* N0 r* P4 M, n; }   (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。9 E& J. r8 R9 b" w$ o ! E4 K, G' c7 L0 `1 D/ D) u  (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℃。 . x7 e' X" U& f* S$ x 9 s ?/ `& l3 @$ u) {1 S0 i+ i  (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。 * U8 |1 x: H- B q" T9 N* Z' ^! L" X2 @   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。1 z. X/ |6 k; o, `' h 9 i3 q9 b+ w/ u& k0 X; d5 结论 3 ^5 e" S+ f! v4 B6 d! ~0 |+ u: U' G/ y+ `; J$ V; X   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。) M+ A0 F8 G$ O7 K' r 8 _; i6 \2 K0 d( \. w- y" }- f
发表于 2007-2-26 23:19:52 | 显示全部楼层

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.
  X6 L; ?% g9 `# Z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!
; X7 q- k" x( V( x  o  Z7 W& i) v" A焊条我建议你选择ESAB的OK 76.96来焊接!
发表于 2007-3-30 00:04:23 | 显示全部楼层

Re: 不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]

需要进行焊后热处理
发表于 2007-4-5 11:54:44 | 显示全部楼层

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- q; f2 I2 _& D  n1 a
只将91侧和焊缝进行高温回火
发表于 2007-4-5 11:56:50 | 显示全部楼层

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  
发表于 2007-4-14 00:19:16 | 显示全部楼层

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
发表于 2007-5-25 20:55:23 | 显示全部楼层

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。
发表于 2008-5-5 23:33:45 | 显示全部楼层
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。
发表于 2008-5-7 18:09:05 | 显示全部楼层
焊前预热温度低取16o—180℃8 A" [4 O; Y: k: q6 F
道间温度控制在280-320℃之间* |! {7 r1 k$ V7 c' Z
建议TIG打底焊,管内充氩保护
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