SA335-P92钢工厂化配管焊接质量控制

张殿忠、谢燕伟、代传国

沈阳东管电力科技集团有限公司

摘  要：本文介绍了华能福州电厂660MW超超临界5号、6号机组工厂化配管P92钢的焊接管理、焊接工艺、焊接工艺监督、焊接热处理、焊接检验及焊接质量控制等过程做了总结和探讨。

关键词：超超临界机组；焊接工艺；质量控制

0 引言

华能福州电厂5号、6号机是660MW超超临界组，每台机配管厂内SA335-P92钢焊口68道。由于所配制焊口的壁厚不同，加上锻三通弯头等壁厚差异显著，这就给焊接、检验、热处理等带来了较大的困难。焊工水平的参差不齐，焊接资料的匮乏等都给我们带来了不小的挑战。厂领导高度重视，提出"所有部门都为P92钢焊接服务"的口号，从物资方面做了充足的准备，又制定了很多相关的规章制度。经过焊接工作者的精心准备，并对所有焊工加强了理论学习、实际培训，强调了焊接工艺纪律等，终于出色的完成了P92焊接任务，取得了良好的成绩，积累了丰富的P92钢工厂化配管焊接经验。

1 工程介绍

华能福州电厂三期工程5号、6号机组为660MW超超临界组，主蒸气、热段、旁路等管道为SA335-P92钢，每台机要求配管焊口数量如下：

表1  福州电厂P92钢工厂化配管焊口数量（一台机组）

P92钢是在P91钢的基础上发展起来的，经过现代的冶炼、轧制，降低了Mo的含量，并添加了1％的W，在欧州一些经验表明，Mo含量在0.5％，W的含量为1.8％为最佳，用于锅炉外部管道、集箱。蒸气温度可达到625℃，其P91/P92钢主要化学成分见表2。

表2  P91/P92钢的主要化学成分

我公司在承接了华能福州三期5号、6号机四大管道的配管后，公司领导非重视，多次开会对P92钢进行技术研讨，制定了焊接方案。提出"所有部门都为P92焊接服务"，从物质上做了充分的准备，为了壁厚管道的清根工作特地购制了两台日本产Ф300无齿锯，为了方便焊工氩弧焊打底购买了10多支笔式氩弧焊枪等等，有了充分的物质保证，又搜集了全国各大公司的焊接P92资料，并认真做了焊接工艺评定，制定出焊接作业指导书，做好焊工的培训取证等工作。准备工作做的充分，全体员工对P92的焊接信心更足了。

2 焊接材料、设备

我们根据华能业主的要求，选用了德国蒂森提供的氩弧焊丝，钢芯过渡的电焊条及埋弧焊丝、焊剂牌号规格如下：

2.1 焊接材料

电焊条：E9015-G MTS616 直径：Ф3.2mm，4.0mm

氩弧焊打底焊丝：MTS616 直径：Ф2.4mm

埋弧焊焊丝：MTS616  直径：Ф2.5mm 焊剂：Marthon543

钨极：铈钨极 Ф2.5mm，氩气符合国家标准纯度大于99.95％。

2.2 焊接设备 电焊机选用山东奥太ZX7-100STG，共24台。埋弧焊机选用无锡市福肯焊割设备有限公司生产的ZD5-1250B，共2台。

2.3 温控设备 温度控制箱由吴江金峰电器有限公司生产，型号为JF-DG型，共3台。

2.4 热处理设备 14×4×4.5米燃气热处理炉一台，微机控制操作。

3 焊接工艺

3.1 焊接坡口的制备

P92钢坡口的加工制备，壁厚≤40mm的选用双V型坡口，壁厚＞40～60mm，选用U型坡口，壁厚＞60mm，选用综合型坡口，坡口角度按图纸要求车制。

3.2 对口要求  

坡口内外边沿15～20mm打磨出金属光泽，对口间隙3～4mm，钝边1～1.5mm。采用与母材材质相同的"定位块"固定焊口，每道焊口点固至少三点，"定位块"应点固在坡口内侧，焊点长度10mm为宜，打底时焊至"定位块"处应将其清除，并将焊点磨掉确认没有裂纹方可继续施焊。

3.3 充氩及氩气流量

  为了防止P92钢焊接中根部氧化，应在氩弧焊打底及电焊填充第一层焊缝时在管内充入氩气保护焊缝金属根部过度氧化。由于是工厂化配管，管件管材较短，所以充氩气室很容易制作。内部充氩流量：10～20L/min，焊枪氩气流量：8～10 L/min为宜。检查内部充氩是否完成可以用打火机或者火柴靠近焊缝坡口处，若"点不着火"，说明充氩完成，可以焊接。

3.4 预热  

预热是防止P92钢焊接时产生裂纹的重要环节。氩弧焊预热温度120～150℃，电焊预热温度200～250℃。如果预热温度过高，会给焊工操作带来不便，也会降低焊缝金属的冲击韧性。预热宽度以坡口边沿算起，每侧不少于壁厚的三倍。预热温度与层间温度测定位置与测定方法：选用便携式测温仪测量，预热温度在坡口内测量，层间温度在起焊前约50mm处测量。

由于配管厂是对整个组合件做整体热处理，焊接后的组合件若不能及时进行热处理时，焊口应做恒温2小时的低温转变，温度为 80～100℃。低温转变完成之后应马上做升温至350℃，恒温不小于2小时的消氢处理。热处理前的焊口存放应保持环境温度5℃以上，时间不超过7天。

3.5 焊接工艺监督  

焊接工艺监督是保证焊缝合格的一个重要环节。每道焊缝施焊过程中必须严格按照焊接工艺参数进行施焊。施焊过程中强化焊接工艺纪律，并派出质检人员或技术人员对每道焊缝的焊接全过程进行跟踪记录，形成"两人干，一人监督"的场面。

3.6 工艺参数的正确选用  

工艺参数的选用是保证焊缝质量的关键。氩弧焊打底2层，每层焊接厚度2～3mm，电流95～120A，电压11～12V。打底操作时不能像焊接一般钢材那样，焊工送丝一定要均匀，不能靠送丝的力量来突出根部（仰焊位置），这样会在根部产生未熔化的焊丝头，由于P92钢铁水较粘，焊接时应采用自由过渡方法。收弧时应把焊接电流衰减下来，填满弧坑后移向坡口边沿再收弧，以防止产生弧坑裂纹。由于P92钢合金含量较高，熔池中液体金属流动性较差，电弧焊时易产生夹渣、收弧裂纹等缺陷，所以层道间需进行仔细清理，可用角向磨光机把焊道表面层打磨掉约为0.5mm左右，以保证焊缝层间干净。壁厚不大于40mm的管道应采用Ф3.2mm的焊条焊接，电流95～130A，电压22～24V。壁厚大于40mm的管道在采用Ф3.2mm的焊条焊接至40mm后可选择用Ф4.0mm的焊条进行焊接，电流130～160A，电压22～25V。但盖面前两层应采用Ф3.2mm的焊条焊接，焊层厚度不大于所用焊条直径，焊条摆动宽度不大于焊条直径的4倍。

壁厚不大于40mm的P92钢管子均采用手工打底、填充、盖面；壁厚大于40mm的P92钢管子焊至40mm时，可采用埋弧焊焊接。埋弧焊时采用的方法为扁平多道的焊缝，以确保焊缝的冲击韧性，为了防止焊缝产生表面裂纹，层间温度应控制在300℃以下。推荐使用直径为Ф2.5mm的焊丝，电流为350～370A，电压29～31V，焊接速度为350～400mm/min。

4 后热处理

焊后热处理是降低焊接接头的残余应力，改善焊缝金属组织和性能的最有效的方法之一，也是大型电站不可或缺的一项工艺。由于P92钢在我国的使用至今时间不长，目前能收集到的工程实用经验和数据资料只限于国外焊接材料供应商和一些电建公司现场的实践，所得到的数据资料存在着差异。配管厂一炉要处理50～70吨，整体热处理的数据基本没有，经过反复研讨试验找出了整炉整体热处理的方法。就主蒸汽管道ID432×106/P92钢而言，我们采用的方法是升降温速度60～80℃/h，取热处理上限温度765℃，恒温8个小时，300℃以下可不控制。热处理后，焊缝硬度均在220～240HB，金相组织为回火马氏体（见图一、图二），均符合标准要求。

图一

图二

5 焊接检验

焊接检验是保证焊接质量的关键环节，每道焊口焊完后，焊工（外观质量自检）及质检人员（外观质量专检）做100％外观检验合格签字后，做100％MT（磁粉）检验，再用K1、K2探头做100％UT（超声）检验。热处理完成后，再用同样的方法做UT、MT检验。根据业主（技术协议）的要求做25％的RT（射线）检验合格后再经过硬度、金相的检查合格才能出厂。

6 结束语

沈阳东管电力科技集团有限公司各级领导与焊接工作者经过广泛的收集资料，认真学习和刻苦钻研，以电力行业标准和规程的要求分别做了焊接工艺评定和各种焊接工艺性能试验，攻克了一个个技术难题，解决了超超临界机组焊接、热处理、检验等方面的技术问题，确保了焊接质量的全优，为华能福州电厂三期工程5号、6号机组的安全运行奠定了良好的基础。

华能福州电厂5号、6号超超临界机组从焊接、热处理、检验、手钨极氩弧焊、手工焊条电弧焊、埋弧焊等方面以及技术管理、工艺监督等实践中积累了丰富的经验。而这些经验正用在目前施工的广东汕尾工程两台660MW超超临界机组和广东惠来工程两台1000MW超超临界机组上。我们将继续发扬对工作一丝不苟的精神，努力创造东管电力品牌 ，确保焊接质量全优，将每一个工程做成精品工程，更好的服务社会，服务电厂。