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摘要:通过华能威海发电厂三期#5机组660MW超超临界机组，所有新型耐热钢P92钢材管道的焊接过程和热处理的施工经验，总结了新型耐热钢P92的焊接质量控制要点，以及施工中的注意事项。
关键词：SA-335P92钢 焊接质量控制
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
华能威海发电厂三期2*660MW超超临界机组,其主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道全部采用了SA-335P92钢，主蒸汽管道至主汽门压力为27.4MPa，温度为610℃，高温再热蒸汽管道至再热门压力为7.2MPa，温度为617℃。
1 P92钢的性能及焊接性分析
1.1 P92钢的化学成分及性能
P92钢是在P91钢的基础上增加了1.5%～2.0%的W，并将Mo含量降低到0.5%，以调整铁素体-奥氏体元素之间的平衡，并且加入微量合金元素硼。由于增加了W，大大增加了固溶强化效果，属于新一代高Cr马氏体热强钢。碳的含量保持在一个较低的水平是为了保证最佳的加工性能。 P92钢不仅具有比传统钢明显优越的高温性能，而且还有优异的常温韧性。其化学成分见表1。
表1 SA335-P92钢化学成分（%）
1.2 P92钢的焊接性分析
P92钢具有一定的冷裂纹敏感性，其冷裂纹敏感性略低于P91钢，从斜Y拘束试验测试图中，可以看出P92钢只需预热至150℃～200℃就能有效的防止焊接冷裂纹的产生。
P92同P91一样，C、S、P含量相对同类老钢种明显降低，因此韧性、塑性均有所提高，再热裂纹的敏感性相对较低。
P92同P91相同，焊接接头的早期失效发生在靠近软化带的细晶区，及通常所说的Ⅳ型裂纹。Ⅳ型裂纹使焊接接头的强度最低可降低到母材的60%，Ⅳ型开裂因而引起的破坏性非常大。如何采用正确的焊接工艺来控制机组运行过程中的Ⅳ型开裂是P92焊接过程中需要控制的一个关键因素。焊接时在保证焊接溶化良好，不产生冷裂纹的基础上，应不采用过高的预热和层间温度，不采用过大的焊接线能量，努力使热影响区软化变的窄一些，减小其影响程度。
P92钢现场焊接过程控制
以华能威海电厂三期P92钢现场焊接为例，介绍P92现场焊接控制。
2.1母材的确定
对所进厂的母材进行100%光谱复检，并对母材进行硬度及厚度抽检。
2.2 技术资料的准备
项目施工前，相关技术人员制定详细的焊接方案及措施。包括焊接工艺卡、热处理工艺卡、技术交底资料、现场跟踪并做好详细记录等。正式开工前，对焊接人员进行细致的交底，包括焊接电流的大小控制，每层焊道的厚度，焊后热处理的操作等方面。
2.3 焊接材料的选用
焊接材料皆选用德国伯乐蒂森公司焊材，焊材牌号分别为：
GTAW: Thermanit MTS616 φ2.4
SMAW: Thermanit MTS616 φ2.5、φ3.2
其化学成分如表2所示：
表2 焊材化学成分
2.4 焊接控制过程要点
2.4.1 制定严格的P92焊接模拟练习方案
施工准备合格的人力资源。从P91钢持证焊接人员中，选拔技能好且有丰富P91钢焊接经验的焊工进行专门的模拟练习，参与模拟练习焊工根据施焊工艺的要求，严格遵循焊接工艺卡中对预热温度、焊接规范、层间温度、焊层焊道分布的规定，掌握焊材的操作特点，适应现场的实际位置，施焊过程中培训教练旁站监督指导。在模拟练习中，对口、预热、焊接规范、焊道分布、层间温度、低温保护、热处理等工序过程控制都严格要求，焊口焊接完毕经正火及回火处理，完成后送交检测中心进行射线检查、超声波检查和硬度检查，全部一次合格后方可参加现场的焊接工作。
2.4.2 P92钢焊接工艺的选择：
采用GTAW+SMAW，两人对称多层多道焊接。打底后第一遍填充采用氩弧焊填料，采用薄焊道多层多道焊接方法，每道焊接厚度严格按照焊接工艺卡执行。
2.4.3 焊前氩气室的制备：
大口径焊口的氩气室对口前用硬纸壳和水溶纸做好氩气室，充氩保护范围以坡口中心为准，每侧各200-300mm处，焊口外壁处周围用高温胶带密封，在管子开口处或者气室中心充氩，并留有一处排气孔从而提高气室内部的氩气纯度。
2.4.4 P92钢焊接工艺过程
焊接前先进行升温预热并开始进行充氩，充氩期间做好各项焊接准备。待预热温度达到150℃后撕开封口处用打火机试验充氩效果良好后开始打底，特别需要指出的是因电阻加热进行预热时，热电偶布置在加热区以内，质检员采用红外线测温仪对坡口根部进行测温，只有当坡口实际温度到达预热温度后，方可进行打底焊接。
氩弧焊打底焊时边撕开封口边进行焊接，以保证充氩效果，打底过程中严格控制焊接电流以及打底厚度，搭挡焊工将封口处撕开2cm观察打底透度情况，确保打底焊接质量。为了确保焊口的根部质量、防止氧化，P92鋼焊接第一遍填充仍然采用氩弧焊，其它层采用电焊工艺。
手工电弧焊过程中，要确保焊接电流、预热温度、层间温度、焊层宽度及厚度等都在规定范围内，以减小焊接线能量的输入，抑制焊缝晶粒过大，提高焊缝的机械性能。
3.热处理控制要点
3.1 严格热电偶的绑扎，热电偶绑扎一定牢固，以控制热电偶测量温度的精确性。
3.2 热处理前必须低温保护,使马氏体充分转变，为了使转变充分，可以适量延长低温保护时间。
3.3焊接完毕后，按照热处理工艺要求对焊口先做低温保护，然后按照规定的升温速度升至恒温温度760±5℃，保温时间严格按照技术规程要求执行，冷却至300℃后不控温，但在保温棉内冷却至室温。对热处理后的焊接接头及时进行无损检测及硬度检测。
3.4预热及焊后热处理的控制是保证焊接接头各项指标性能的重中之重，热处理必须严格执行各个参数和步骤。
4 无损检测
焊后对焊缝进行100%光谱复查，100%超声波检验，100%硬度检验以及金相抽查检验。
4.总结：
4.1经过上述分析，确定P92钢焊接中应特别严格控制的以下几点：
（1）氩气室的准备；（2）对口前的检查；（3）预热温度的控制；（4） 焊工操作是否不规范，焊接速度，焊接电流及厚度和宽度能否达到要求； （5）层间温度不大于250℃（6）热处理恒温时间应根据壁厚增加情况相对工艺评定恒温时间适当延长，以保证热处理性能。
关键词：SA-335P92钢 焊接质量控制
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
华能威海发电厂三期2*660MW超超临界机组,其主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道全部采用了SA-335P92钢，主蒸汽管道至主汽门压力为27.4MPa，温度为610℃，高温再热蒸汽管道至再热门压力为7.2MPa，温度为617℃。
1 P92钢的性能及焊接性分析
1.1 P92钢的化学成分及性能
P92钢是在P91钢的基础上增加了1.5%～2.0%的W，并将Mo含量降低到0.5%，以调整铁素体-奥氏体元素之间的平衡，并且加入微量合金元素硼。由于增加了W，大大增加了固溶强化效果，属于新一代高Cr马氏体热强钢。碳的含量保持在一个较低的水平是为了保证最佳的加工性能。 P92钢不仅具有比传统钢明显优越的高温性能，而且还有优异的常温韧性。其化学成分见表1。
表1 SA335-P92钢化学成分（%）
1.2 P92钢的焊接性分析
P92钢具有一定的冷裂纹敏感性，其冷裂纹敏感性略低于P91钢，从斜Y拘束试验测试图中，可以看出P92钢只需预热至150℃～200℃就能有效的防止焊接冷裂纹的产生。
P92同P91一样，C、S、P含量相对同类老钢种明显降低，因此韧性、塑性均有所提高，再热裂纹的敏感性相对较低。
P92同P91相同，焊接接头的早期失效发生在靠近软化带的细晶区，及通常所说的Ⅳ型裂纹。Ⅳ型裂纹使焊接接头的强度最低可降低到母材的60%，Ⅳ型开裂因而引起的破坏性非常大。如何采用正确的焊接工艺来控制机组运行过程中的Ⅳ型开裂是P92焊接过程中需要控制的一个关键因素。焊接时在保证焊接溶化良好，不产生冷裂纹的基础上，应不采用过高的预热和层间温度，不采用过大的焊接线能量，努力使热影响区软化变的窄一些，减小其影响程度。
P92钢现场焊接过程控制
以华能威海电厂三期P92钢现场焊接为例，介绍P92现场焊接控制。
2.1母材的确定
对所进厂的母材进行100%光谱复检，并对母材进行硬度及厚度抽检。
2.2 技术资料的准备
项目施工前，相关技术人员制定详细的焊接方案及措施。包括焊接工艺卡、热处理工艺卡、技术交底资料、现场跟踪并做好详细记录等。正式开工前，对焊接人员进行细致的交底，包括焊接电流的大小控制，每层焊道的厚度，焊后热处理的操作等方面。
2.3 焊接材料的选用
焊接材料皆选用德国伯乐蒂森公司焊材，焊材牌号分别为：
GTAW: Thermanit MTS616 φ2.4
SMAW: Thermanit MTS616 φ2.5、φ3.2
其化学成分如表2所示：
表2 焊材化学成分
2.4 焊接控制过程要点
2.4.1 制定严格的P92焊接模拟练习方案
施工准备合格的人力资源。从P91钢持证焊接人员中，选拔技能好且有丰富P91钢焊接经验的焊工进行专门的模拟练习，参与模拟练习焊工根据施焊工艺的要求，严格遵循焊接工艺卡中对预热温度、焊接规范、层间温度、焊层焊道分布的规定，掌握焊材的操作特点，适应现场的实际位置，施焊过程中培训教练旁站监督指导。在模拟练习中，对口、预热、焊接规范、焊道分布、层间温度、低温保护、热处理等工序过程控制都严格要求，焊口焊接完毕经正火及回火处理，完成后送交检测中心进行射线检查、超声波检查和硬度检查，全部一次合格后方可参加现场的焊接工作。
2.4.2 P92钢焊接工艺的选择：
采用GTAW+SMAW，两人对称多层多道焊接。打底后第一遍填充采用氩弧焊填料，采用薄焊道多层多道焊接方法，每道焊接厚度严格按照焊接工艺卡执行。
2.4.3 焊前氩气室的制备：
大口径焊口的氩气室对口前用硬纸壳和水溶纸做好氩气室，充氩保护范围以坡口中心为准，每侧各200-300mm处，焊口外壁处周围用高温胶带密封，在管子开口处或者气室中心充氩，并留有一处排气孔从而提高气室内部的氩气纯度。
2.4.4 P92钢焊接工艺过程
焊接前先进行升温预热并开始进行充氩，充氩期间做好各项焊接准备。待预热温度达到150℃后撕开封口处用打火机试验充氩效果良好后开始打底，特别需要指出的是因电阻加热进行预热时，热电偶布置在加热区以内，质检员采用红外线测温仪对坡口根部进行测温，只有当坡口实际温度到达预热温度后，方可进行打底焊接。
氩弧焊打底焊时边撕开封口边进行焊接，以保证充氩效果，打底过程中严格控制焊接电流以及打底厚度，搭挡焊工将封口处撕开2cm观察打底透度情况，确保打底焊接质量。为了确保焊口的根部质量、防止氧化，P92鋼焊接第一遍填充仍然采用氩弧焊，其它层采用电焊工艺。
手工电弧焊过程中，要确保焊接电流、预热温度、层间温度、焊层宽度及厚度等都在规定范围内，以减小焊接线能量的输入，抑制焊缝晶粒过大，提高焊缝的机械性能。
3.热处理控制要点
3.1 严格热电偶的绑扎，热电偶绑扎一定牢固，以控制热电偶测量温度的精确性。
3.2 热处理前必须低温保护,使马氏体充分转变，为了使转变充分，可以适量延长低温保护时间。
3.3焊接完毕后，按照热处理工艺要求对焊口先做低温保护，然后按照规定的升温速度升至恒温温度760±5℃，保温时间严格按照技术规程要求执行，冷却至300℃后不控温，但在保温棉内冷却至室温。对热处理后的焊接接头及时进行无损检测及硬度检测。
3.4预热及焊后热处理的控制是保证焊接接头各项指标性能的重中之重，热处理必须严格执行各个参数和步骤。
4 无损检测
焊后对焊缝进行100%光谱复查，100%超声波检验，100%硬度检验以及金相抽查检验。
4.总结：
4.1经过上述分析，确定P92钢焊接中应特别严格控制的以下几点：
（1）氩气室的准备；（2）对口前的检查；（3）预热温度的控制；（4） 焊工操作是否不规范，焊接速度，焊接电流及厚度和宽度能否达到要求； （5）层间温度不大于250℃（6）热处理恒温时间应根据壁厚增加情况相对工艺评定恒温时间适当延长，以保证热处理性能。