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" />

4 w D3 H1 W2 V1 q8 Z' T) X0 T v8 J& f0 G3 L/ r/ y1 k: \7 L. O5 {; i) s% g; \ l9 \2 B: P x( g+ X8 V$ C' G- o" k8 J# ]4 F6 k0 z, ~8 p- P5 P( Z, t3 M2 h2 L* m( u- C$ i- w% w+ c7 c# K# f6 T% S1 g' d# i @0 N' o" u& K& a' ~. t9 ~0 w1 |) H) F5 N& E5 g: |+ G: h% `4 B1 [/ k7 l \4 c: S; I- f

& D+ s. b2 C! [4 F: ], g& f4 w 元素	C	7 ^ r6 ]: Q, V: L" @/ Y& O S	P	3 X P( s& c% X) `5 u Mn	% a+ Y3 m# f% B) f( R! m' n Si	4 A* W# E$ J: i) n M- k( s Ni	8 |9 k9 m+ `: S& `6 o' g9 C+ _' J Cr	+ Y6 Z1 i8 x$ I% ~: y) r Mo	9 T/ W+ u5 C6 U" U0 | V	' v1 r+ b+ E) E' o2 G' H) k! h; v Nb
含量%	9 [. u7 l" |* T8 F& }* u9 Q 0.078	0.0031	& I* L. U. T7 w# R; P 0.016	0. 27	0.3	, p+ V4 j+ Q |2 h 0.043	8.56	0.96	# {) m% ?# v& X$ W5 l Z1 P- B 0.22	. q. H# W4 R$ J0 j* j" }' K4 C 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： 焊接裂纹产生原因 0 x; u' E# y0 t 8 B" l7 b5 Y" [2 a; ^　　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。 3.1 力学因素 2 J4 K q( I" T3 D4 N: c　　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 　　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。 ! b% o: e3 h0 N3.2 冶金因素 ' ?% q$ b& i( U5 y+ |7 x3.2.1 冶炼杂质对高温脆性区的影响 1 g% Y' T1 a7 m* c6 t9 q　　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。 $ n0 ^: L0 D0 y3.2.2 钢的淬硬致脆倾向 4 z8 k% s6 C: P. O8 k" P* b 　　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。 / u) Y; y# n' _& Y3 J( T3 }# L : n# ?( M: e0 T7 s" a" B! V3.2.3 钢中氢的致脆 # ?2 ]' H+ _, Q. y; d3 m6 h+ K5 n$ g 　　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。 0 {$ N( K( H! i, c( l+ ~5 W' g" m J 3.2.4 焊接粗晶区晶界的弱化 ; J9 a& r m& h+ o 　　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 R6 g6 V. M- Z! v2 T! Q$ D4 焊接裂纹的防止措施 　　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。 - O7 X p; Q6 {: e5 U5 g 4.1 结构设计 * N$ T5 G+ K) \- _; B& ^/ G; q' b) ?- | 　　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。 & W% f7 o0 x# w0 f' @$ ^. _# H J4.2 材料选择 6 O* l$ R, ~* ~4.2.1钢管母材的选择 　　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。 ' J) u. i8 F1 U! k5 P 2 D. V; K/ a1 E表1 610U2及610F钢化学成分(％) ( h0 J6 A- q% H2 J 4.2.2 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。 6 \* p" F1 p' v7 ^4 x 表3 焊条熔敷金属化学成分(％) $ u( C$ T% p5 E* f 表4　焊条熔敷金属力学性能 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。 8 i! H1 V N" e" W/ G D4.3 施工工艺 8 N% B5 ]% }8 \+ l$ O3 P : x% t# l" p- j. A4 Q% ?; m　　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。 ' D; }/ i8 B, N0 y2 z 4.3.1 加强钢管制安过程控制 % G& g" C# [2 V 　　(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。 5 p# h' d0 p+ p+ n + r9 g0 P0 g. C$ ^# K. @　　(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。 0 u$ k+ d* l8 M/ |% c - b3 a; U4 |5 J( V9 E2 L# @. ]　　(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。 4 B1 ^; S* }% J/ ^% M, G$ E4.3.2 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。 % ~# f. u* `. V, d( `* q& Q 8 Q/ d o4 T) H: K$ n; 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℃。 　　(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。 + ?- t2 h0 b/ G, W4 }3 Z# @# G- C3 f) P9 g　　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。 3 _' s6 R5 x! r' j) z- @ 5 结论 * l8 x, m. T' E8 K2 r1 g0 u. N 　　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。

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
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
建议TIG打底焊，管内充氩保护