不銹鋼與P91鋼焊接適用技術---[求助]

stickzhang

我公司是電力管道加工企業，在我廠現在遇到一個難題，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現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，發現均有碎裂紋，請問各位高手前輩這是什么原因？有沒有合適的施焊工藝？

附：P91鋼的化學成分（%）fficeffice" />

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8 m y( h- ^* g. c3 k F: D' }! s. L9 O$ L7 x7 T8 e1 `( i. D2 G$ i" z+ P! Y2 k3 ^; z0 C6 R7 C S8 s) c( a& P0 P) M; x$ z) G- h# j. A# t: {0 l. B8 Y( s6 @. e' k/ P5 k/ k1 E# [9 y9 h; X z# T4 H- r0 \$ ~8 X( ~5 Y" M8 z3 d" N. h2 {, t4 @7 p B# H2 |6 W0 [; m/ T* @' ?; [: Q' j @2 Q. J; o/ J& W: N4 X7 `! E8 B$ ?

$ v/ q* P- y4 v3 [9 y( e 元素	C	j4 t( X! }) M i S	P	Mn	Si	Ni	Cr	Mo	& D! ?: H& n" ~, ~0 V V	; X* @% x" w6 Z) ^ Nb
含量%	0.078	' L+ c& Q! |5 \( z- ~- F! T 0.0031	; j6 I/ [0 d& i1 I' J 0.016	( v6 w- c- U* i6 j( G; e S7 i$ k4 U 0. 27	8 t; v/ A; H2 G4 g3 a 0.3	0.043	$ Z, S7 y, K" y' X- o; I 8.56	0.96	; P! ~& C8 U: n9 G 0.22	* Y, @ q2 }" @1 e/ I# _ Z 0.081

 

 

黃河湃

樓主好！ , Y0 V, w2 M3 c" y轉載一篇專業文章，可能對你有所啟發： 焊接裂紋產生原因 0 O) u7 T0 o9 U6 B8 p; H " r1 |* s* L ]( \- M: k6 C E　　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。 # U0 s, J( ]6 c5 M. K m3.1 力學因素 1 }. l$ _# S( p/ [! _4 k　　導致裂紋產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 ; ^+ E( z# ~5 T * [4 }( |8 ~8 S$ V7 A3 `; O+ L　　小很多并且變形相對容易的焊接區內，造成第一道焊縫的焊接區是最容易出現裂紋的區域。拘束度越大，焊接區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，特別工地環縫不可避免地會產生拘束度偏大，從而致使點焊區域承受的拘束應力和應變偏大。焊接時，由于焊接區域的溫度升高，點焊區域拘束應力得以釋放，易造成裂紋的產生。有時鋼管丁字接頭部位容易產生裂紋就是因應力過分集中造成。 $ g( q% E- w( J* H4 e/ \, o 3.2 冶金因素 $ p" l3 d. Y0 ] 8 \' p, A! a* S* J2 [4 } M9 j! c3.2.1 冶煉雜質對高溫脆性區的影響 　　鋼中的雜質元素如C、S、P、B會明顯地擴大高溫脆性區的溫度范圍。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，因而60kgf/mm2鋼是一種可以減小高溫脆性區的鋼種。 & [, _ p2 r5 V) }, Y; R& k3 I 3.2.2 鋼的淬硬致脆傾向 　　60kgf/mm2鋼種碳當量Ceq=0.35％，裂紋敏感系數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。 ) b# v- i5 l" S% ` V' X( _! R7 [9 S% p3.2.3 鋼中氫的致脆 　　氫是焊接冶金過程殘留在鋼中的氣體雜質。由于鋼中殘留的氫使鋼的塑性惡化而形成氫脆。 8 s: v1 U5 y" F. ] " e1 q+ N) c) M$ k+ k! b& J2 d$ r3.2.4 焊接粗晶區晶界的弱化 　　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部多得多的雜質和缺陷：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。經計算，經驗公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2，Psr<0，因而該材料不易發生晶界斷裂。 ; C3 z% m4 h) ~* ]% d; W4 焊接裂紋的防止措施 # d4 t9 @0 [" l3 A( g" A. h4 g) n* c+ Z　　根據形成裂紋的因素，為了防止裂紋的產生，需從結構設計、材料選擇以及施工工藝三方面進行控制。 . e1 i) ]- C, X" `4 r4.1 結構設計 % B# k* Z% r& L& @$ O ( @) r8 |+ U# z# k　　因壓力鋼管的設計是比較成熟的設計模式，它的設計有國家規范為依據，焊縫的布置是合理的。 4 K' { C$ R" [& l: |* E9 S4.2 材料選擇 * f4 n( O5 w8 O Q- Z9 p% H ) i# u" Z( Z; l+ r4.2.1鋼管母材的選擇 " M6 E5 x- Y- b+ Z6 m 9 p$ y6 A+ J8 A3 Z* L　　鋼管母材選用日本生產的610U2及610F調質高強鋼板，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Pcm=0.185％，當焊接熱輸入量為17kJ/cm時，熱影響區的最高硬度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。 0 Z1 w! ^0 x2 X" V! i8 G; }表1 610U2及610F鋼化學成分(％) 4.2.2 焊材的選擇 ' u1 |6 `8 I# y. y& s　　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的MK．J607RH焊條及四川自貢大西洋焊條廠生產的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。 表3 焊條熔敷金屬化學成分(％) ^, C$ [0 \/ L' w. ~. F 6 f8 w& T' a# {表4　焊條熔敷金屬力學性能 . K0 }/ a; h" v E* J0 C 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，熱影響區的維氏硬度不大于300，證明此焊材與母材是相匹配的。 4.3 施工工藝 + J9 s8 P! s9 l4 g3 p7 p9 F * v( g3 g: z9 `( H( F) H' e2 }　　要防止焊接裂紋的產生，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。 5 d; ~+ m( e+ m: y/ G. M4.3.1 加強鋼管制安過程控制 4 @7 z( h- Y- a5 V$ B0 U- B( b 　　(1)嚴格按引水壓力鋼管制作規范制作管節，必須保證出廠管節的管口平面度及橢圓度符合規范要求，防止偏心管節的出廠。偏心管節的檢查通過測量管節四軸線弦長差可得。 ! ?# t8 Q6 [% ?3 k 　　(2)工地環縫壓縫時，保持環縫組對間隙基本一致，避免局部區域壓縫內應力偏大。 # M" K. B! @# V. M, O Q 　　(3)控制環縫焊接順序。環縫焊接時，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基本一致。 4.3.2 加強鋼管焊接過程控制 ; z. `+ t; w: P7 _; }# D- [9 Y7 W 　　(1)嚴格高強鋼焊條烘烤及領用制度，嚴格清除環縫坡口及兩側30mm范圍內鐵銹、油污等雜質。 . s* t A& h+ N　　(2)因工地濕度大、溫度高，當焊接環境水蒸氣分壓高于25mmHg柱時，應選擇高于規定預熱溫度20℃～30℃進行預熱。 　　(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℃。 　　(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，使消應后的焊縫內應力小于鋼材屈服強度的一半。 　　以上幾方面均能降低接頭冷卻速度防止其產生淬硬組織，從而避免產生延遲裂紋，保證焊縫內部質量。 5 結論 % \- i( G- D2 Q! O% s + G y2 r0 ~! _　　通過介紹焊接裂紋分類及分析焊接裂紋產生機理，根據三峽工程的實際情況，得出以下結論：要保證焊縫質量，避免高強鋼焊縫產生焊接裂紋，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量受控狀態。 5 j/ \! S7 y7 ]$ G

漂流瓶

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.
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的焊后處理呢!
焊條我建議你選擇ESAB的OK 76.96來焊接!

ysw1979321

需要進行焊后熱處理

ccit

不過 可不要將 不銹鋼側 處理呀
只將91側和焊縫進行高溫回火

ccit

對了 那一側 再空氣中 不要 保溫  

漂流瓶

另外,P91 必須在管道內充氬,否則根部氧化,后果很嚴重呀

漂流瓶

看樣子是溫度測點的套管，現在怎么樣了，大家說了不少，樓主應該冒個泡吧。

漂流瓶

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，請與瓶子聯系。

lgkokode

焊前預熱溫度低取16o—180℃
- e) U2 V- ?; |9 R9 r% g1 d道間溫度控制在280－320℃之間
建議TIG打底焊，管內充氬保護