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？

3 f3 n8 t2 n! Z

附：P91钢的化学成分（%）fficeffice" />

& Z; I9 L8 }, G5 `$ V1 V9 x! S( o1 N- S/ M/ \2 r! r) C0 w. F$ D6 d7 _1 M3 f P, N+ j" r: |: x' n2 C7 B W. T, T$ q+ J& l5 G, P7 _5 ~# l2 l" L" m5 R) w! U; [' M( ^7 S5 k* C- C `2 H2 G" N9 }% w- W$ c' Y- C. L& d% M4 V0 e% i8 j* {# L; o& b) r, G* w. n2 i) O, r& w' U+ }, F9 o$ z. L& \; J0 m# k% ~' S2 G7 X" {' m9 a& ?. D- i8 l+ b2 n X6 `9 C/ q! r' a

. U% ^2 \* }3 B# C X 元素	C	S	% G- \ }" ^2 j5 p; V! M P	Mn	Si	Ni	Cr	( U f/ E- f! Z Mo	0 b% C4 p" Q. B* Z6 @ V	Nb
含量%	6 w9 k; O1 k3 U; z+ y8 w$ N* i' U1 G 0.078	% G6 Y; v+ N0 j* G 0.0031	0.016	0. 27	0 c0 w9 ?/ ]( B# u: P 0.3	0.043	0 D- m& ^4 [8 }3 O 8.56	0.96	! W- T+ v- n' r9 I+ l 0.22	0.081

 

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黄河湃

楼主好！ 转载一篇专业文章，可能对你有所启发： 4 a0 E* f% |) K' S# z 焊接裂纹产生原因 * [2 O3 R2 X) m* }2 C! h" ] % ~, {) t5 G* {/ h7 @. W% 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。 $ j2 F+ o3 N! s B) P 3.1 力学因素 , v' `* D) \& I, I! t2 r8 i+ q Q 　　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 , ?! c* J# i7 @" C Z7 B　　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。 2 b9 P" |2 l9 \9 ?4 e/ y1 c 3 Z7 [: a/ x6 C/ j% f% e' o j9 _8 ]3.2 冶金因素 * d3 g$ P: n8 Q' F [5 E ! T2 N0 O' D: _# c% B& y* R2 t3.2.1 冶炼杂质对高温脆性区的影响 ! }% ~8 i2 l4 \8 i3 _: }7 f. n 　　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。 * P8 y' p# f6 u# B' c# ^$ S 3.2.2 钢的淬硬致脆倾向 1 i% w/ S7 V4 X2 M' @ / t! ?5 Q2 Q5 o7 a0 r6 z　　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。 ! c9 J! g9 _7 S7 Y" M 9 f4 l, i9 M) ^) c0 d% e3.2.3 钢中氢的致脆 　　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。 3.2.4 焊接粗晶区晶界的弱化 　　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。 7 h e/ ]) c4 n; E( l * c/ |6 @. u% n4 焊接裂纹的防止措施 5 l' n) w: \0 |# E* r　　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。 4.1 结构设计 / ]2 i7 M9 C- [. f6 {" _8 ^　　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。 + H) l6 u8 z' u6 w6 @; Z; n( W 4.2 材料选择 4.2.1钢管母材的选择 6 c$ F- I2 z- z8 R 　　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。 7 h V, f6 | _ 表1 610U2及610F钢化学成分(％) 4.2.2 焊材的选择 * x! I2 ~6 R- }. b 8 t- C# ^: n7 d' J# d8 r7 ?3 \　　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。 / v: ~) U5 E6 U1 V. Z 表3 焊条熔敷金属化学成分(％) 表4　焊条熔敷金属力学性能 1 Q2 l3 t& u" ]" t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。 ( `5 A4 e) p: [. k + m! @: h8 ~" J( U8 o9 n4.3 施工工艺 7 g& V/ k% k3 `) w8 E* 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。 " U8 [1 W1 O( K8 z. f! R! ` " d+ k# f! [% S8 b/ L% D4.3.1 加强钢管制安过程控制 8 a0 H4 z/ O# I　　(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。 $ x9 K5 T; Y. Z' e4 I0 r: 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。 5 N+ J/ L$ f1 s" C 3 S8 ~, g, q" a3 C: H, v: ]　　(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。 2 z/ b. s4 j) M/ x8 q* P r 4.3.2 加强钢管焊接过程控制 ! F& t4 F3 k( y; ]　　(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。 - h; ]$ }. s* n9 ^　　(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。 * @: m" k& f8 Y3 ~2 Y; D 　　(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 y( n1 s9 W% Y- N# F3 L　　(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。 2 Q! M9 W5 H" T U! N/ I$ ~% k 0 I6 R. v; g/ X$ X' L p- I" f6 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。 " L6 B- {/ r. @ e2 p( G # b5 v' {7 L; s: R/ F5 结论 & o$ B( o2 V* g8 K 　　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。 q1 a& A- y& t* F r

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!
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
6 @: @2 q8 s4 ?$ f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
: R; Q. x( c+ K: O建议TIG打底焊，管内充氩保护