CN103978294A - 一种电站锅炉用p92钢的埋弧自动焊焊接工艺 - Google Patents

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王学
潘乾刚
曾会强
刘洪�
刘洪伟
杨建明
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Abstract

本发明涉及一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺，具体方法是：选用含C量为0.06～0.08wt.%；Co含量在0.9～2.0wt.%；其它元素的含量与母材相同的焊丝，直径选用2.4mm；焊接的具体方法如下：首先进行预热；待预热到200～250℃开始进行焊接，焊接速度匀速保持在13～22m/h；层间温度控制在300-350℃，超过350℃时停止焊接，待温度降低至350℃以下且不低于200℃时再继续焊接。因此，本发明具有如下优点：通过选择低碳和Co合金化的焊材，降低焊缝的裂纹敏感性和抑制δ-铁素体的形成，改善焊缝韧性。该工艺能提升层间温度的上限至350℃，从而大幅度地提高焊接效率。

Description

一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺
 
技术领域
本发明涉及一种埋弧自动焊焊接工艺，尤其是涉及一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺。
背景技术
P92钢是广泛用于超超临界锅炉主蒸汽管、集箱等厚壁管道的一种新型马氏体耐热钢。P92集箱主体焊接在制造厂完成，一般采用效率高和质量稳定的埋弧自动焊方法。但埋弧焊的热输入较焊条电弧焊大，而P92钢的导热性比低合金钢小，使焊接层间温度处于较高水平（连续施焊可达450℃以上），若不加限制将恶化焊缝韧性，但层温限制的过低又不得不让焊接过程经常停顿，牺牲焊接效率并影响焊接质量。此外，P92焊缝在埋弧焊过程中容易出现热裂纹及黑线组织（δ-铁素体）。有研究表明层间温度超过300℃时出现裂纹的几率明显增大（李振山，严正，柳志明，等，P91/P92钢管道工厂化预制焊接接头的无损检验与缺陷防治，2009），目前层间温度一般被控制在280℃以内(毛敏，徐在林，张燕飞，等，超（超）临界机组P92钢焊接质量控制，2009），但层间温度限制在280℃以下使焊接过程频繁停顿及单次停顿的时间明显延长，严重降低了生产效率。为此需制定合理的焊接工艺，在避免裂纹缺陷和保证接头性能的同时，充分发挥埋弧自动焊效率高的优势。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种通过选择低碳和Co合金化的焊材，降低焊缝的裂纹敏感性和抑制δ-铁素体的形成，改善焊缝韧性。该工艺能提升层间温度的上限至350℃，从而大幅度地提高焊接效率的一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于，具体方法是：选用含C量为0.06～0.08 wt.%；以Co部分替代Ni且Co含量在0.9～2.0wt.%；其它元素的含量与母材相同的焊丝，且焊丝直径选用2.4mm、或3.2mm、或4.0mm、或5.0mm；焊接的具体方法如下：
首先进行预热，同时，焊接电流保持在370～390A，焊接电压保持在30～36V；待预热到200～250℃开始进行焊接，焊接电流、焊接电压均保持所述状态，焊接速度匀速保持在13～22m/h；层间温度控制在300-350℃，超过350℃时停止焊接，待温度降低至350℃以下且不低于200℃时再继续焊接。
在上述的一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺，选用含C量为0.077wt.%；以Co部分替代Ni且Co含量为0.90wt.%；其它元素的含量与母材相同的焊丝，且焊丝直径为2.4mm。
在上述的一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺，焊接步骤中，首先进行预热，同时，焊接电流保持在380A，焊接电压保持在32V；待预热达到200℃开始进行焊接，焊接电流、焊接电压均保持所述状态，焊接速度匀速保持在20m/h；层间温度控制在320℃，超过350℃时停止焊接，待温度降低至320℃时再继续焊接。
因此，本发明具有如下优点：通过选择低碳和Co合金化的焊材，降低焊缝的裂纹敏感性和抑制δ-铁素体的形成，改善焊缝韧性。该工艺能提升层间温度的上限至350℃，从而大幅度地提高焊接效率。
附图说明
附图1是本发明埋弧焊焊接工艺和现有埋弧焊焊接工艺所得P92焊缝室温冲击功的比较。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
一、本发明的工艺原理是基于如下考虑：
（1）P92埋弧焊焊缝的热裂纹倾向大，韧性偏低，主要是由于焊接材料选择不当所致。目前一般选择的是成分与P92钢成分相当的焊丝，典型牌号如9CrWV和Thermanit MTS616埋弧焊焊丝等。这类焊丝的含C量较高（典型值为0.11wt.%），同时添加约0.5-0.8 wt.%的Ni元素抑制δ-铁素体的形成。其弊端在于焊丝较高的含C量增大了焊缝的热裂纹敏感性，在高层温时Ni的加入量显得不足导致焊缝易于形成δ-铁素体，但继续提高焊丝Ni的加入量又使AC1过分降低，影响焊后热处理温度的选择。本发明选择选择C含量较低，且以Co部分替代Ni进行奥氏体化的焊丝。降低C含量，可以减小热裂纹倾向，但C含量不能太低，以免降低焊缝的蠕变强度，建议控制在0.06～0.08 wt.%；以Co部分替代Ni在有效抑制δ-铁素体形成的同时，还可以避免AC1的降低，同时改善焊缝的韧性和高温蠕变性能，由于Co的奥氏体化能力只有Ni的60%，其含量控制在0.9～2.0wt.%。
(2) 选择C含量较低，且以Co部分替代Ni进行奥氏体化的焊丝，由于提高了抗裂性和增强了奥氏体化能力，可在较高的层间温度下焊接，从而提高焊接效率。我们通过层间温度优化试验，得到合理的层间温度范围为300-350℃。层间温度继续提高，虽然焊缝也没有出现裂纹和δ-铁素体，但焊缝晶粒明显粗化，韧性降低比较明显。
二、具体方法是：
1）选用含C量为0.077wt.%；以Co部分替代Ni且Co含量为0.90wt.%；其它元素的含量与母材相同的焊丝。
2）首先进行预热；待预热达到200℃开始进行焊接；层间温度控制在320℃，超过350℃时停止焊接，待温度降低至320℃时再继续焊接。
3）为避免层间温度上升的过快，适当减小焊接热输入，因此选择直径为2.4mm的焊丝,焊接参数列于表1。
表1  埋弧自动焊焊接工艺参数
三、焊接效果。
从图1中可见现有埋弧焊焊接工艺在250～280℃层温时的焊缝冲击功的平均值为45J，只略高于EN标准规定的41J。而本发明埋弧焊焊接工艺在320～350℃层温时的焊缝室温冲击功超过130J，裕度充足；即使在400℃-450℃层温时的焊缝冲击功仍有46J，高于标准规定值。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于，具体方法是：选用含C量为0.06～0.08 wt.%；以Co部分替代Ni且Co含量在0.9～2.0wt.%；其它元素的含量与母材相同的焊丝，且焊丝直径选用2.4mm、或3.2mm、或4.0mm、或5.0mm；焊接的具体方法如下：
首先进行预热，同时，焊接电流保持在370～390A，焊接电压保持在30～36V；待预热到200～250℃开始进行焊接，焊接电流、焊接电压均保持所述状态，焊接速度匀速保持在13～22m/h；层间温度控制在300-350℃，超过350℃时停止焊接，待温度降低至350℃以下且不低于200℃时再继续焊接。
2.根据权利要求1所述的一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于，选用含C量为0.077wt.%；以Co部分替代Ni且Co含量为0.90wt.%；其它元素的含量与母材相同的焊丝，且焊丝直径为2.4mm。
3.根据权利要求2所述的一种电站锅炉用P92钢的埋弧自动焊焊接工艺，其特征在于，焊接步骤中，首先进行预热，同时，焊接电流保持在380A，焊接电压保持在32V；待预热达到200℃开始进行焊接，焊接电流、焊接电压均保持所述状态，焊接速度匀速保持在20m/h；层间温度控制在320℃，超过350℃时停止焊接，待温度降低至320℃时再继续焊接。
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