CN106735777B - 防止sa335-t/p92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法 - Google Patents

防止sa335-t/p92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防止SA335‑T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，它包括以下步骤：（a）在待焊接SA335‑T/P92钢端面之间或者其与异种钢材之间制作坡口，（b）进行根部打底层无预热氩弧焊接，随后逐层焊接至焊缝成型；所述焊接的电流为130~160A、电弧电压为15~17V，层间温度为150~200℃；待其冷却后，进行热处理。这样在T/P92钢焊接热影响区组织中不产生块状铁素体；而且可以改善组织，提髙焊缝的塑性，使氧逸出，消除焊接残余应力，降低应力腐蚀敏感性，软化热影响区。

Description

防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接 方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法。
背景技术
20世纪90年代初，日本在大量推广SA335-P91钢的基础上，发现当使用温度超过600℃时，P91已不能满足长期安全运行的要求。日本在P91的基础上经过以下改良发展T/P92钢的：通过在P91钢的基础上加1.5％～2.0％的W，降低了Mo含量以调整铁素体—奥氏体元素之间的平衡。
T/P92主要用于替代电厂锅炉中的过热器和再热器的不锈钢以及极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道。T/P92比其它铁素体合金钢具有更强的高温强度和蠕变性能。它的抗腐蚀性和抗氧化性能等同于其它含9％Cr的铁素体钢。与奥氏体不锈钢相比，T/P92具有更好的蠕变性能和抗热疲劳性，同时它的热传导和膨胀系数远低于奥氏体不锈钢。由于T/P92钢中含有较多的Cr、V、W、Mo、Nb等铁素体形成元素，使得其相图较为复杂且组织容易产生δ-铁素体。块状的δ-铁素体是由奥氏体部分分解形成，对接头的力学性能，特别是高温力学性能，将产生不利影响。T/P92材料的成分决定了其在1200℃～1500℃温度区间内存在高温铁素体，因此，在焊接过程中T92材料热影响区容易形成高温铁素体组织并沿熔合线分布。
目前电站出现T/P92钢的蒸汽管道、联箱等高温设备的焊缝热影响区中存在δ-铁素体问题后，由于其对设备的高温性能影响较大，一般将其作为风险点对其进行跟踪监控，确保其性能满足电站安全要求，一旦出现性能老化，对该管段设备进行更换。但是这种方式周期长，费用高，低高温性能的T/P92钢高温高压设备的长期使用将给电站安全运行带来重大隐患。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，它包括以下步骤：
(a)在待焊接SA335-T/P92钢端面之间或者其与异种钢材之间制作坡口，
(b)进行根部打底层无预热氩弧焊接，随后逐层焊接至焊缝成型；所述焊接的电流为130～160A、电弧电压为15～17V，层间温度为150～200℃；待其冷却后，进行热处理。
优化地，步骤(b)中，所述热处理具体为：以≤150℃/h的速度升温至760±10℃，保温至少两小时，再以≤200℃/h的速度降温至室温即可。
优化地，步骤(a)中，所述坡口为V型，所述坡口为V型，其坡口角度单边为40～50°。
优化地，步骤(b)中，所述焊接速度为60～80mm/min。
优化地，步骤(b)中，所述氩气的流量为10～20L/min。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，通过采用特定参数对SA335-T/P92钢端面之间或者其与异种钢材之间进行焊接，随后进行热处理，这样能够降低焊接时的热输入，避免T/P92钢焊接热影响区组织中不产生块状铁素体，有利于提高电站设备安全运行的经济性、可靠性、延长设备的使用寿命；而且可以改善组织，提髙焊缝的塑性，使氧逸出，消除焊接残余应力，降低应力腐蚀敏感性，软化热影响区。
附图说明
图1为本发明防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法的焊接和热处理曲线；
图2为实施例1中焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织图；
图3为实施例2中焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织图；
图4为对比例1中焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织图；
图5为对比例2中焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织图；
图6为对比例3中焊接和热处理曲线；
图7为对比例3中焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织图；
图8为对比例4中焊接和热处理曲线；
图9为对比例4中焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织图。
具体实施方式
本发明防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，它包括以下步骤：(a)在待焊接SA335-T/P92钢端面之间或者其与异种钢材之间制作坡口，(b)进行根部打底层无预热氩弧焊接，随后逐层焊接至焊缝成型；所述焊接的电流为130～160A、电弧电压为15～17V，层间温度为150～200℃；待其冷却后，进行热处理。通过采用特定参数对SA335-T/P92钢端面之间或者其与异种钢材之间进行焊接，随后进行热处理，这样在T/P92钢焊接热影响区组织中不产生块状铁素体，有利于提高电站设备安全运行的经济性、可靠性、延长设备的使用寿命；而且可以改善组织，提髙焊缝的塑性，使氧逸出，消除焊接残余应力，降低应力腐蚀敏感性，软化热影响区。
上述热处理具体条件为：以≤150℃/h的速度升温至760±10℃，保温至少两小时，再以≤200℃/h的速度降温至室温即可，这样能够进一步改善金相组织，提髙焊缝的塑性，提高焊接后金属的整体强度。步骤(a)中，所述坡口为V型，所述坡口为V型，其坡口角度为40～50°。步骤(b)中，所述焊接速度优选为60～80mm/min。步骤(b)中，所述氩气的流量优选为10～20L/min。
下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，它包括以下步骤：
(a)将材料为T/P92钢(规格)与Super304H(规格将其加工成壁厚6.8mm后再进行焊接)异种钢的端面之间制作坡口；
(b)进行根部打底层无预热氩弧焊接，随后逐层焊接至焊缝成型；焊接参数如表1所示；
表1实施例1中的焊接参数
工艺内容 参数要求
坡口 V型坡口，坡口角度单边为50°
预热温度 无预热
焊接电流 160A
电弧电压 16V
层间温度 150～200℃
焊接速度 60～80mm/min
保护气体 纯氩气
保护气体流量 10-20L/min
待焊接后的钢管钢冷却至室温后，对其进行热处理(具体热处理曲线如图1所示)，具体为：以低于150℃/小时的速度升温至760℃，保温2小时，以低于200℃/小时的速度降温至300℃，300℃以下不控温；最终焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织如图2所示。
实施例2
本实施例提供一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其具体操作步骤和操作参数与实施例1中的一致，不同的是：将材料为T/P92钢(规格)与HR3C(规格将其加工成壁厚6.8mm后再进行焊接)进行焊接；最终焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织如图3所示。
对比例1
本实施例提供一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其具体操作步骤和操作参数与实施例1中的一致，不同的是：焊接参数如表2所示；最终焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织如图4所示。
表2对比例1中的焊接参数
工艺内容 参数要求
坡口 V型坡口，坡口角度单边为50°
预热温度 无预热
第一焊层焊接电流 230A
第二焊层焊接电流 220A
第三焊层焊接电流 210A
第四焊层焊接电流 210A
电弧电压 8.5～11V
层间温度 100～150℃
焊接速度 1.2m/min
保护气体 纯氩气
保护气体流量 10-20L/min
对比例2
本实施例提供一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其具体操作步骤和操作参数与对比例1中的一致，不同的是：将材料为T/P92钢(规格)与HR3C(规格将其加工成壁厚6.8mm后再进行焊接)进行焊接；最终焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织如图5所示。
金相结果表明：图4和图5中焊接接头T/P92钢侧热影响区组织中存在块状铁素体组织；这是因为对比例1～2中焊接电流较大，进而导致焊接热输入量大，T/P92材料热影响区容易形成高温块状铁素体组织并沿熔合线分布；而图2和图3中焊接接头T/P92钢侧热影响区组织中不存在块状铁素体组织，这是由于焊接电流较小，降低了焊接热输入量，使得块状铁素体不易形成。
对比例3
本实施例提供一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其具体操作步骤和操作参数与对比例1中的一致，不同的是：对其进行焊后热处理温度不同(具体热处理曲线如图6所示)，具体为：以低于150℃/小时的速度升温至710℃，保温1小时，以低于200℃/小时的速度降温至300℃，300℃以下不控温；最终焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织如图7所示。
对比例4
本实施例提供一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其具体操作步骤和操作参数与对比例1中的一致，不同的是：对其进行焊后热处理温度不同(具体热处理曲线如图8所示)，具体为：以低于150℃/小时的速度升温至800℃，保温3小时，以低于200℃/小时的速度降温至300℃，300℃以下不控温；最终焊接产品中T/P92侧热影响区的金相组织如图9所示。
金相结果表明：图8和图9中焊接接头T/P92钢侧热影响区组织中存在块状铁素体组织；说明T/P92钢侧热影响区组织中存不存在块状铁素体组织与热处理温度无关。焊接接头T/P92钢侧热影响区组织中存在块状铁素体组织是因为对比例3、4中焊接电流较大，进而导致焊接热输入量大，T/P92材料热影响区容易形成高温块状铁素体组织并沿熔合线分布。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（a）在待焊接SA335-T/P92钢端面之间或者其与异种钢材之间制作坡口，所述待焊接SA335-T/P92钢和异种钢材的壁厚都为6.8mm；
（b）进行根部打底层无预热氩弧焊接，随后逐层焊接至焊缝成型；所述焊接的电流为130~160A、电弧电压为15~17V，层间温度为150~200℃；所述焊接的 速度为60~80mm/min；待其冷却后，进行热处理。
2.根据权利要求1所述防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其特征在于：步骤（b）中，所述热处理具体为：以≤150℃/h的速度升温至760±10℃，保温至少两小时，再以≤200℃/h的速度降温至室温即可。
3.根据权利要求1所述防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其特征在于：步骤（a）中，所述坡口为V型，其坡口角度为40~50°。
4.根据权利要求1所述防止SA335-T/P92钢焊缝热影响区块状铁素体产生的焊接方法，其特征在于：步骤（b）中，所述氩气的流量为10~20L/min。
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