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標題: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助] [打印本頁]
作者: stickzhang    時間: 2007-1-19 21:14
標題: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]

我公司是電力管道加工企業(yè)，在我廠現(xiàn)在遇到一個難題，在焊接P91鋼與不銹鋼1Gr18Ni9Ti角焊縫焊接過程中,焊接形式見附件，在焊接時候原來采用A302焊條，焊前預熱90℃，在焊接完后電廠運行一段時間以后發(fā)現(xiàn)在熔合線附近有貫穿性裂紋，后來改進工藝后，采用鎳基焊條施焊過渡層，預熱溫度150-170℃，然后采用A307焊條施焊，焊后層間和表面做PT檢驗，發(fā)現(xiàn)均有碎裂紋，請問各位高手前輩這是什么原因？有沒有合適的施焊工藝？

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附：P91鋼的化學成分（%）fficeffice" />

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作者: 黃河湃    時間: 2007-1-24 23:20
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
樓主好！ / S, _: O4 ?/ Z/ u8 x- g2 R4 j6 K4 ]" w( k, }3 A3 q/ y 轉載一篇專業(yè)文章，可能對你有所啟發(fā)： - y+ L t* q: w9 n$ s5 y; N1 L N, ]1 y0 b: L6 j 焊接裂紋產(chǎn)生原因 , O8 E2 \& c* @; { g% m1 C! L3 B( z I 　　形成焊接裂紋的原因是多方面的，但可以歸納為力學因素和冶金因素兩方面。 : g a) ?9 G! R 2 P; [/ g6 M8 `( f$ }: f& Q' y3.1 力學因素 + J5 }8 ?6 I% g! g; f6 Y# X5 `3 r$ H5 T8 d; x) k 　　導致裂紋產(chǎn)生的力學因素主要為拘束應力。壓力鋼管焊接時采用多層多道焊，焊接第一層焊縫時，由于焊縫截面遠小于構件的截面，因此拘束應力和拘束變形將集中在截面比母材 . S! A( E b x2 A( c. ` 1 \& e: j% f9 B6 }% x　　小很多并且變形相對容易的焊接區(qū)內(nèi)，造成第一道焊縫的焊接區(qū)是最容易出現(xiàn)裂紋的區(qū)域。拘束度越大，焊接區(qū)域承受的拘束應力和應變越大，造成焊接裂紋的危險性也越大。焊縫在壓縫完成后，特別工地環(huán)縫不可避免地會產(chǎn)生拘束度偏大，從而致使點焊區(qū)域承受的拘束應力和應變偏大。焊接時，由于焊接區(qū)域的溫度升高，點焊區(qū)域拘束應力得以釋放，易造成裂紋的產(chǎn)生。有時鋼管丁字接頭部位容易產(chǎn)生裂紋就是因應力過分集中造成。 8 Y! _; k$ U* ~# N4 Z/ U' _. F! I8 T7 ] 3.2 冶金因素+ Y# F9 C% c0 J$ M4 ~ % N: H L- y1 S$ M9 b 3.2.1 冶煉雜質(zhì)對高溫脆性區(qū)的影響7 p: ]" s* O' `4 U; G3 A6 a 8 n/ b+ ~6 E' f 　　鋼中的雜質(zhì)元素如C、S、P、B會明顯地擴大高溫脆性區(qū)的溫度范圍。60kgf/mm2鋼種是一種含C、S、P量很低的Cr-Mo-V系合金鋼。Mn含量較高，約為1.20％～1.60％，可以減小高溫脆性區(qū)，因而60kgf/mm2鋼是一種可以減小高溫脆性區(qū)的鋼種。/ Y; u6 ~6 p1 J1 d ] # \) |. ], E0 u* K' Q1 A- }3.2.2 鋼的淬硬致脆傾向! f, K9 T2 v7 m: S6 D4 S, Z7 b 7 m- d; t/ O B3 d3 r5 k　　60kgf/mm2鋼種碳當量Ceq=0.35％，裂紋敏感系數(shù)Pcm=0.185％，鋼的淬硬致脆傾向不明顯，是一種焊接性及抗裂性良好的鋼種。 , k0 h4 ^. l( m3 _( ~$ B: V/ L- Q c% `8 F 3.2.3 鋼中氫的致脆3 ^2 A7 J0 |* a. b " Q( s: u, \; t& [, c% Z5 f 　　氫是焊接冶金過程殘留在鋼中的氣體雜質(zhì)。由于鋼中殘留的氫使鋼的塑性惡化而形成氫脆。; ~4 [5 h- o- I6 l* j# L& R + {+ A: o7 ?5 }2 L 3.2.4 焊接粗晶區(qū)晶界的弱化 : v- l( j- F* k) S# C4 ? 9 K. Z4 F. |& d+ z$ \5 Y; `　　由于合金結晶過程的選擇作用和相臨晶粒間的相位不同，使得晶界總是含有比晶粒內(nèi)部多得多的雜質(zhì)和缺陷：而且由于晶界很薄，因而晶界的變形能力總是遠低于晶粒本身的變形能力。在正常受力下，晶粒本身承擔廠主要的塑性變形，保證了合金的塑性和強度。但NK HITEN610U2鋼種因含有Cr、Mo、V等成分，Cr、Mo、V元素屬于強碳化物及強氮化物形成元素，它們將會使晶界弱化或相對弱化。經(jīng)計算，經(jīng)驗公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2，Psr<0，因而該材料不易發(fā)生晶界斷裂。! N, H8 N3 a/ n# r3 t ; @' W# U+ E# o6 W4 焊接裂紋的防止措施 ; v: \* i3 k u8 \% k+ f1 Q * c4 s1 ?: W5 J) k; B, o% z　　根據(jù)形成裂紋的因素，為了防止裂紋的產(chǎn)生，需從結構設計、材料選擇以及施工工藝三方面進行控制。 / `' P; ], e$ d& u# Y3 V, U7 R# I! l6 r; M$ R# |% d 4.1 結構設計& q9 _0 T( r! G% j! f 1 C' B* d5 ~5 U m' i7 ]0 l) T　　因壓力鋼管的設計是比較成熟的設計模式，它的設計有國家規(guī)范為依據(jù)，焊縫的布置是合理的。 # U0 u8 A0 S! n! a0 w; w& a* @6 y# _' w6 h. t, r 4.2 材料選擇 # v1 f+ e/ O8 T$ T" b' [$ h s* @9 R# f. t( h% a, S 4.2.1鋼管母材的選擇 {' f/ ^+ [ d' n7 @9 c : I9 r+ c L. \ T# k( ]/ o　　鋼管母材選用日本生產(chǎn)的610U2及610F調(diào)質(zhì)高強鋼板，這是一種含C、S量很低的Cr Mo V系合金鋼，有著優(yōu)良的綜合力學性能，抗拉強度≥610MPa，低溫韌性vE 40≥330J(2mmv形缺口沖擊試驗)，脆性斷面轉變溫度vTs=-36℃。而碳當量Ceq=0.35％，裂紋敏感性指數(shù)Pcm=0.185％，當焊接熱輸入量為17kJ/cm時，熱影響區(qū)的最高硬度HVmax≤300，這是一種具有很好的焊接性和抗裂性的鋼種。該鋼的化學成分見表1，力學性能見表2。% k* `* D4 `+ S6 A+ i, J7 G+ I 0 s! e( x( J: Y7 \/ t% N 表1 610U2及610F鋼化學成分(％) : b' `# ~0 U( t $ v# b/ b' G M4.2.2 焊材的選擇2 r3 v8 A1 g3 e4 ]6 L 8 d6 Q$ w5 Z& r0 _9 ]! f- | 　　因工期較緊，在施工初期進行工藝評定選擇焊材時，僅進行了手工電弧焊的焊接工藝評定。評定合格后，選定了兩種高強鋼焊條：宜昌猴王焊條廠生產(chǎn)的MK．J607RH焊條及四川自貢大西洋焊條廠生產(chǎn)的CHE62CHJt焊條。這兩種焊條熔敷金屬化學成分及力學性能如表3、表4。, S# y& K$ Y4 v8 ` 0 @: g9 e* x- e7 [6 S5 S5 ~表3 焊條熔敷金屬化學成分(％) 1 c# i- H# b; { k: b/ y/ W % A) r8 J+ v3 z9 }) M8 U' j) H 表4　焊條熔敷金屬力學性能 : Y( i: F2 j: U6 |. m5 e : Q# B5 @" }! Z9 n' k k這兩種焊條均為超低氫性焊條，擴散氫含量很低，MK．J607RH焊條擴散氫含量Hmax=1.28ml／100g，CHE62CFLH焊條擴散氫含量Hmax=2.29ml／100g，遠低于國標規(guī)定的4ml／100g的標準。由這兩種焊條進行的高強鋼的焊接工藝經(jīng)評定是合格的。焊縫的化學成分基本與母材相一致，焊縫的機械性能不低于母材，熱影響區(qū)的維氏硬度不大于300，證明此焊材與母材是相匹配的。7 T! ^/ j& g5 V 6 l+ l2 T5 N( q( e+ F6 {' r1 m4.3 施工工藝 ! }! j+ G3 D6 M+ A7 I6 O 1 H1 q$ o( J' U　　要防止焊接裂紋的產(chǎn)生，必須嚴格施工工藝，加強鋼管制安過程的控制，使鋼管從制作開始到安裝驗收完成都處于受控狀態(tài)。2 h7 W8 [& v5 P1 W& c* p, ~ 9 V7 Z+ W% J, y0 m2 D 4.3.1 加強鋼管制安過程控制 7 p. P4 J ~& ~2 J% D5 } * \/ h& Y9 }! ~' B& l　　(1)嚴格按引水壓力鋼管制作規(guī)范制作管節(jié)，必須保證出廠管節(jié)的管口平面度及橢圓度符合規(guī)范要求，防止偏心管節(jié)的出廠。偏心管節(jié)的檢查通過測量管節(jié)四軸線弦長差可得。 ) _6 f4 z1 q' C) B4 ^& R % [# z1 D; ~) M% l8 r; S# g8 T　　(2)工地環(huán)縫壓縫時，保持環(huán)縫組對間隙基本一致，避免局部區(qū)域壓縫內(nèi)應力偏大。 8 w% y0 G+ }' R+ @2 S0 C- g* N/ ~; p9 w- C3 I v$ g$ d8 K 　　(3)控制環(huán)縫焊接順序。環(huán)縫焊接時，必須采用8名或10名焊工對稱分段退步焊，要求對稱部位的焊工焊接參數(shù)基本一致。# k1 _! @3 j% O: N ) R* c7 P5 y. B/ L1 x+ i$ l4.3.2 加強鋼管焊接過程控制) Y. D$ I& t/ b; H7 w 6 ~- ?. ^" }8 c 　　(1)嚴格高強鋼焊條烘烤及領用制度，嚴格清除環(huán)縫坡口及兩側30mm范圍內(nèi)鐵銹、油污等雜質(zhì)。+ {: q. O/ U/ f5 K; B. Y ! |' t' V# f3 j0 i! T 　　(2)因工地濕度大、溫度高，當焊接環(huán)境水蒸氣分壓高于25mmHg柱時，應選擇高于規(guī)定預熱溫度20℃～30℃進行預熱。, r4 p, P- O0 \7 F% l' V: V; k p 5 {/ ]+ O7 j5 Z7 T8 t 　　(3)高強鋼的焊接，不論是δ=34mm，還是δ=60mm，盡量保證焊前預熱50℃，必須保證層溫不低于預熱溫度，且不超過230℃。尤其對于δ=60mm高強鋼焊縫，必須保證預熱溫度為50℃～100℃。9 L2 p4 K/ l! D C: d( v 0 q% c: Q% V' ` 　　(4)δ=34mm、60mm強鋼焊縫焊后必須進行焊后消氫處理，加熱溫度150℃～200℃，保溫1h。其中δ=60mm高強鋼焊縫必須進行消應處理，使消應后的焊縫內(nèi)應力小于鋼材屈服強度的一半。 9 J/ o8 c$ b% c 6 c: s0 V8 y9 s6 ^- O4 i; a　　以上幾方面均能降低接頭冷卻速度防止其產(chǎn)生淬硬組織，從而避免產(chǎn)生延遲裂紋，保證焊縫內(nèi)部質(zhì)量。 * d' b9 N4 H4 g2 j/ p8 y " o U4 K0 {. r* s4 t8 K5 z5 結論- Y5 o8 A! V5 u+ o- h 7 l" K8 n! x, H" w, e8 h9 f 　　通過介紹焊接裂紋分類及分析焊接裂紋產(chǎn)生機理，根據(jù)三峽工程的實際情況，得出以下結論：要保證焊縫質(zhì)量，避免高強鋼焊縫產(chǎn)生焊接裂紋，必須嚴格施工工藝，加強鋼管制安過程的控制，使鋼管從制作開始到安裝驗收完全處于質(zhì)量受控狀態(tài)。 * y7 Y8 P% R5 t" x : D5 H# w8 _# _8 n) n+ v* i1 o
作者: 漂流瓶    時間: 2007-2-26 23:19
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
樓主可以參考ASME標準中的P91和TP347的焊接工藝評定來處理,我沒有做過你說的這種焊接., h5 I0 i8 g: o5 P) p4 i$ s  e
不過,可以肯定的是預熱溫度不夠,而且焊后是否進行的適當?shù)暮负筇幚砟?
" {3 I) G# r! C! b) E$ i' `焊條我建議你選擇ESAB的OK 76.96來焊接!
作者: ysw1979321    時間: 2007-3-30 00:04
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
需要進行焊后熱處理
作者: ccit    時間: 2007-4-5 11:54
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
不過 可不要將 不銹鋼側 處理呀
" H9 O) E4 e/ S, y1 y只將91側和焊縫進行高溫回火
作者: ccit    時間: 2007-4-5 11:56
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
對了 那一側 再空氣中 不要 保溫  
作者: 漂流瓶    時間: 2007-4-14 00:19
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
另外,P91 必須在管道內(nèi)充氬,否則根部氧化,后果很嚴重呀
作者: 漂流瓶    時間: 2007-5-25 20:55
標題: Re: 不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]
看樣子是溫度測點的套管，現(xiàn)在怎么樣了，大家說了不少，樓主應該冒個泡吧。
作者: 漂流瓶    時間: 2008-5-5 23:33
一直關注這個問題，可總是沒有消息咯，瓶子在鍋爐廠的朋友那里問到了一些工藝，如果沒有解決，請與瓶子聯(lián)系。
作者: lgkokode    時間: 2008-5-7 18:09
焊前預熱溫度低取16o—180℃) N6 ~6 o4 `3 _+ ]5 c6 ~5 U1 P
道間溫度控制在280－320℃之間
" J5 q& p/ U3 q  ]: V8 u建議TIG打底焊，管內(nèi)充氬保護



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