论文部分内容阅读
[摘 要]在火力发电厂的生产过程中，主蒸汽管道的焊接质量关系到整个发电厂的生产安全性以及生产效率。当前大多数火力发电厂的主蒸汽管道都采用P91材料，在具体的施工过程中，为了要提高工程质量，缩短焊接的时间，对P91材料进行现场焊接时，应该要对焊接材料以及工艺进行科学合理地选择，确保机组可以实现安全稳定、长时间的运行。本文对火力发电厂主蒸汽管道P91材料现场焊接工艺进行分析和探讨。
[关键词]火力发电厂 主蒸汽管道 P91材料 焊接
中图分类号：TK223.1+1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0269-01
一、P 91钢焊接性能分析
当前大多数火力发电厂使用的P 91材料都属于SA 335-P91型的钢材，其中的Cr、Mo的含量较高，以此这些钢材的空淬倾向相对较高。在进行焊接的时候，焊接热循环决定的冷却速度条件下，焊缝金属和热影响区可能形成对冷裂纹敏感的显微组织，即形成裂纹，这些裂纹对钢材的质量有较大影响。为防止钢材裂纹的形成，并且能够保证焊接的街头具有一定的韧性，在进行焊接之前应该要进行预热操作。P 91材料在焊接和热处理的过程中，其焊接质量与多方面有关，比如焊接工艺、各项参数等，如果出现了较大的失误，则会导致整个焊接工程质量不达标。在进行焊接时，这种材料的重点在于把握钢材的层间温度，如果层与层之间的温度低于200 ℃，则很容易造成冷却速度过大的现象，使得焊接的街头出现粗大的马氏体组织，会影响管道的塑性以及韧性。如果层与层之间的温度在350 ℃以上，则会使得焊接冷却速度过小，导致焊接接头中引起晶粒边界碳化物析出和形成铁素体，也会降低管道的韧度。另外，P 91材料进行焊接之后的热处理也是一个十分关键的步骤，热处理过程有助于降低焊接过程中带来的残余应力，可以使得其中的氢不断逸出，提高组织的稳定性，并且能够改善焊接接头的综合力学性能。由此可见，在实际的操作过程中，应该要进行合理的热处理，尤其是要对温度进行严格地控制。
二、P 91材料的焊接工藝
（一） 焊材的选择
焊接质量的好坏与工艺技术有很大关系，同时也与焊材之间有十分紧密的联系。在对主蒸汽管道进行焊接的时候，为了提高焊接质量，尽量选择一些高质量的焊材，比如某发电厂在进行其主蒸汽管道焊接的时候，对其中的两台机组分别采用不同的焊材，其中一号机组使用的是德国伯乐蒂森公司的焊材，二号机组使用的是英国曼彻斯特公司的焊材，两个不同品牌的焊材其成分上略有不同，但其中的Cr、Mo、V含量都与母材相当，因此在焊接的过程中可以保证街头的高温强度。如下图所示，分别为两种焊材的基本参数。
这两个公司的焊材是当前火力发电厂的P91材料管道进行焊接时常用的材料，其稳定性较高，在进行焊接时，具体的发电厂应该要根据其管道材料的基本情况选择与母材成分比较接近的材料进行焊接，以保证焊接过程中的稳定性与牢固性。另外，要对焊材进行存储，要保证在干燥通风的环境中，周围的环境不能低于5℃，在使用焊条之前应该要按照厂家提供的参数进行烘干操作，然后装入到保温桶中以便需要的时候取用。
（二） 焊接工艺
在对主蒸汽管道进行焊接的时候，一般会采用钨极氩弧焊打底，然后通过手工电弧焊填充和盖面，在具体的操作过程中，应该要根据具体情况选择焊接参数、热处理工艺等。具体说来，焊接工序包括坡口制备以及清理、焊前预热和冲氩保护、对口点的固定焊接、氩弧打底、焊接操作、焊接后热处理、检验验收等过程。需要注意的是，如果主管道壁的厚度大于70毫米，则应该要进行根透处理，然后再进行焊接操作。
第一，对于坡口清理及对口点的固定焊接，在进行操作之前，应该要将坡口的范围进行打磨，确保坡口干净，直到坡口出现了金属光泽，没有油渍、铁锈、水分、氧化物等会影响焊接质量的物质。
第二，进行焊前预热操作，在进行氩弧焊打底和电弧焊填充、盖面之前，应该要对焊口进行相应的预热处理，一般采用电加热的方式进行预热，当预热达到一定的温度之后，应该要保持一段时间处于恒温状态，保证整个焊口能够得到充分而且均匀的预热。
第三，制作气室。为了防止焊接根部及合金元素出现氧化情况，在进行氩弧焊打底时，应该要在管道口内冲氩保护。一般说来，主蒸汽管道的口径较大，内壁较厚，所以冲氩保护的范围应该以坡口中心為准，进行对口之前应该要用包装纸板制作成比管道内径略小的圆板作为堵板， 然后将锡箔纸粘贴在管道的内部，当焊口的点固定之后，用锡箔纸将焊缝预留间隙封闭，从而制作成为密闭气室。
第四，氩弧焊打底。由于主蒸汽管道的管壁比较厚，因此为了防止在氩弧焊打底的时候出现裂纹，则可以采用两个人对称打底的方式进行操作，一般打底的厚度不能小于3毫米，打底的过程中一旦发现了裂纹、气孔等问题，应该要及时进行处理，一般将其铲除或者打磨掉就可以。需要注意的是，在进行氩弧焊时应该要根据焊口和焊材规格对参数进行设定。
第五，手工电弧焊接。手工电弧焊接一般是采用多层多道焊的方式进行处理，为了减少焊接过程中的变形以及缺陷，手工电弧焊一般需要两个人一起对称操作，焊接的过程中应该要保持连续性。在焊接的过程中要注意控制温度，一般将层间的温度控制在200 ℃～300℃之间，一旦超过了300℃，则应该要停止焊接，当焊缝的温度降低到一定的标准范围之内之后再进行焊。为了要保证焊接过程中层间温度的准确性，可以采用远红外测温仪进行测定，随时随地对温度进行监控。
第六，焊接后的热处理。由于P91材料在进行焊接之后的残余应力较大，因此必须要对这种残余应力进行消除。在焊接之后，需要立即将材料的温度降低到100℃以下，实现向马氏体完全转变，然后利用高温回火的方式进行热处理。热处理过程中加热的宽度也有一定的规定，从焊缝中心开始算起，每侧不得小于管壁厚的3倍，而且要保证在60mm以上，对于保温的宽度，则应该要保证每侧不得小于管壁厚的5倍，而且要确保在100毫米以上。
第七，焊接质量检验。焊接之后应该要进行相应的检测，确保焊接质量可以满足管道的生产要求，以防管道在后续的生产过程中产生安全隐患，对生产质量产生影响。在检测的时候，需要检查其硬度、焊接牢固程度、焊接密度等方面。
结语
综上所述，火力发电厂生产过程中，主蒸汽管道的焊接是一个十分重要的部分，对于P91材料的主蒸汽管道的焊接处理，应该要按照相应的步骤进行完善，确保管道的焊接质量可以得到有效的保证。
参考文献
[1] 杨婕火力发电厂主蒸汽管道P91材料现场焊接工艺[J].宁夏电力，2012（12）
[2] 李志新P91钢焊接工艺研究[D].吉林大学，2007
[3] 王俊A335P91主蒸汽管道取样管焊接工艺[J].内蒙古石油化工，2014（04）
[4] 宋仁明SA335-P91钢主蒸汽管道焊接技术[J].青海电力，2007（02）
[关键词]火力发电厂 主蒸汽管道 P91材料 焊接
中图分类号：TK223.1+1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0269-01
一、P 91钢焊接性能分析
当前大多数火力发电厂使用的P 91材料都属于SA 335-P91型的钢材，其中的Cr、Mo的含量较高，以此这些钢材的空淬倾向相对较高。在进行焊接的时候，焊接热循环决定的冷却速度条件下，焊缝金属和热影响区可能形成对冷裂纹敏感的显微组织，即形成裂纹，这些裂纹对钢材的质量有较大影响。为防止钢材裂纹的形成，并且能够保证焊接的街头具有一定的韧性，在进行焊接之前应该要进行预热操作。P 91材料在焊接和热处理的过程中，其焊接质量与多方面有关，比如焊接工艺、各项参数等，如果出现了较大的失误，则会导致整个焊接工程质量不达标。在进行焊接时，这种材料的重点在于把握钢材的层间温度，如果层与层之间的温度低于200 ℃，则很容易造成冷却速度过大的现象，使得焊接的街头出现粗大的马氏体组织，会影响管道的塑性以及韧性。如果层与层之间的温度在350 ℃以上，则会使得焊接冷却速度过小，导致焊接接头中引起晶粒边界碳化物析出和形成铁素体，也会降低管道的韧度。另外，P 91材料进行焊接之后的热处理也是一个十分关键的步骤，热处理过程有助于降低焊接过程中带来的残余应力，可以使得其中的氢不断逸出，提高组织的稳定性，并且能够改善焊接接头的综合力学性能。由此可见，在实际的操作过程中，应该要进行合理的热处理，尤其是要对温度进行严格地控制。
二、P 91材料的焊接工藝
（一） 焊材的选择
焊接质量的好坏与工艺技术有很大关系，同时也与焊材之间有十分紧密的联系。在对主蒸汽管道进行焊接的时候，为了提高焊接质量，尽量选择一些高质量的焊材，比如某发电厂在进行其主蒸汽管道焊接的时候，对其中的两台机组分别采用不同的焊材，其中一号机组使用的是德国伯乐蒂森公司的焊材，二号机组使用的是英国曼彻斯特公司的焊材，两个不同品牌的焊材其成分上略有不同，但其中的Cr、Mo、V含量都与母材相当，因此在焊接的过程中可以保证街头的高温强度。如下图所示，分别为两种焊材的基本参数。
这两个公司的焊材是当前火力发电厂的P91材料管道进行焊接时常用的材料，其稳定性较高，在进行焊接时，具体的发电厂应该要根据其管道材料的基本情况选择与母材成分比较接近的材料进行焊接，以保证焊接过程中的稳定性与牢固性。另外，要对焊材进行存储，要保证在干燥通风的环境中，周围的环境不能低于5℃，在使用焊条之前应该要按照厂家提供的参数进行烘干操作，然后装入到保温桶中以便需要的时候取用。
（二） 焊接工艺
在对主蒸汽管道进行焊接的时候，一般会采用钨极氩弧焊打底，然后通过手工电弧焊填充和盖面，在具体的操作过程中，应该要根据具体情况选择焊接参数、热处理工艺等。具体说来，焊接工序包括坡口制备以及清理、焊前预热和冲氩保护、对口点的固定焊接、氩弧打底、焊接操作、焊接后热处理、检验验收等过程。需要注意的是，如果主管道壁的厚度大于70毫米，则应该要进行根透处理，然后再进行焊接操作。
第一，对于坡口清理及对口点的固定焊接，在进行操作之前，应该要将坡口的范围进行打磨，确保坡口干净，直到坡口出现了金属光泽，没有油渍、铁锈、水分、氧化物等会影响焊接质量的物质。
第二，进行焊前预热操作，在进行氩弧焊打底和电弧焊填充、盖面之前，应该要对焊口进行相应的预热处理，一般采用电加热的方式进行预热，当预热达到一定的温度之后，应该要保持一段时间处于恒温状态，保证整个焊口能够得到充分而且均匀的预热。
第三，制作气室。为了防止焊接根部及合金元素出现氧化情况，在进行氩弧焊打底时，应该要在管道口内冲氩保护。一般说来，主蒸汽管道的口径较大，内壁较厚，所以冲氩保护的范围应该以坡口中心為准，进行对口之前应该要用包装纸板制作成比管道内径略小的圆板作为堵板， 然后将锡箔纸粘贴在管道的内部，当焊口的点固定之后，用锡箔纸将焊缝预留间隙封闭，从而制作成为密闭气室。
第四，氩弧焊打底。由于主蒸汽管道的管壁比较厚，因此为了防止在氩弧焊打底的时候出现裂纹，则可以采用两个人对称打底的方式进行操作，一般打底的厚度不能小于3毫米，打底的过程中一旦发现了裂纹、气孔等问题，应该要及时进行处理，一般将其铲除或者打磨掉就可以。需要注意的是，在进行氩弧焊时应该要根据焊口和焊材规格对参数进行设定。
第五，手工电弧焊接。手工电弧焊接一般是采用多层多道焊的方式进行处理，为了减少焊接过程中的变形以及缺陷，手工电弧焊一般需要两个人一起对称操作，焊接的过程中应该要保持连续性。在焊接的过程中要注意控制温度，一般将层间的温度控制在200 ℃～300℃之间，一旦超过了300℃，则应该要停止焊接，当焊缝的温度降低到一定的标准范围之内之后再进行焊。为了要保证焊接过程中层间温度的准确性，可以采用远红外测温仪进行测定，随时随地对温度进行监控。
第六，焊接后的热处理。由于P91材料在进行焊接之后的残余应力较大，因此必须要对这种残余应力进行消除。在焊接之后，需要立即将材料的温度降低到100℃以下，实现向马氏体完全转变，然后利用高温回火的方式进行热处理。热处理过程中加热的宽度也有一定的规定，从焊缝中心开始算起，每侧不得小于管壁厚的3倍，而且要保证在60mm以上，对于保温的宽度，则应该要保证每侧不得小于管壁厚的5倍，而且要确保在100毫米以上。
第七，焊接质量检验。焊接之后应该要进行相应的检测，确保焊接质量可以满足管道的生产要求，以防管道在后续的生产过程中产生安全隐患，对生产质量产生影响。在检测的时候，需要检查其硬度、焊接牢固程度、焊接密度等方面。
结语
综上所述，火力发电厂生产过程中，主蒸汽管道的焊接是一个十分重要的部分，对于P91材料的主蒸汽管道的焊接处理，应该要按照相应的步骤进行完善，确保管道的焊接质量可以得到有效的保证。
参考文献
[1] 杨婕火力发电厂主蒸汽管道P91材料现场焊接工艺[J].宁夏电力，2012（12）
[2] 李志新P91钢焊接工艺研究[D].吉林大学，2007
[3] 王俊A335P91主蒸汽管道取样管焊接工艺[J].内蒙古石油化工，2014（04）
[4] 宋仁明SA335-P91钢主蒸汽管道焊接技术[J].青海电力，2007（02）