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用镍基焊材修复P92钢管焊口的试验


第31卷第6期
.110?





建设

、,01.3l,No.6 Jun,20lO

2010年6月

Electric Power Construction

中图分类号:TG 42文献标志码:B文章编号:1000.72

29{2010}06.01 10.03

用镍基焊材修复P92钢管焊口的试验
肖德铭,史文渊,张永生,刘文虎,张兆弟
(天津电力建设公司焊接培训中心,天津市,300380) Test Study
on

Repairing the
by Nickel

Welding Joints of P92 Welding Materials

Steel Pipes

XIAO De-ming,SHI Wen-yuan,ZHANG Yong-sheng,LIU Wen-hu,ZHANG Zhao-di (Tianjin
Power

Construction Company Welding Training Center,Tianjin 300380,China)

ABSTRACT:Up have been all
test

to

now,the welding in China by
out

joints
the
on

of P92 steel pipes

1.5%,并加入了微量的硼。P92钢具有良好的物理性 能,与P91钢相比,具有更高的高温蠕变断裂强度、优 异的常温冲击韧度、优良的抗氧化性等性能;但P92钢 具有明显的时效倾向,在3 右;在3
000

repaked

matching

welding welding
case

materials.A
joints
the

study WaS carried

repairing the

of P92 steel pipes by nickel welding materials,in
al'e

of

h时效后,其韧性下降

matching welding materials

not

available

on

the site.The

welding

WaS done by using the welding technique dedicated for
on

了许多,其冲击功从时效前的220 J左右降到了70 J左
000

P92 steel pipes heat

the site and the repairing was performed after use of nickel welding feasible
to

h以后,冲击功继续下降的倾向不明显,将
000

treatment
that it

by is

materials.The
its high

results

稳定在时效3

h的水平拉】。时效倾向发生在550,--

indicate

use nickel welding materials for
on

650℃范围内,这个温度范围正是P92钢的工作温度范 围。P92钢母材具有明显的时效倾向,与母材成分相近 的焊缝也会有同样的倾向。根据相关研究发现,预热 温度、层间温度、焊接线能量、热处理方法、热处理温度 等都将影响焊接接头的韧度性能口‘5】。P92钢在焊接修 复过程中,目前国内均采用其匹配焊材进行焊接,这样 焊接完成后还需要进行再次热处理,而多次热循环势 必会造成管壁的性能有所下降,且需要花费大量的时 间及成本。 在电厂临时性修复时没有匹配焊材的情况下,采 用镍基焊材作为替代焊材,研究对P92钢管焊口进行 修复的可行性。本次试验采用目前实际施工过程中 的P92焊接工艺参数进行原焊口焊接和热处理,并用 镍基焊材对焊口进行不少于半道口的修复,然后进行 各项性能试验、高温时效试验及持久强度试验研究, 以确定该工艺的可行性。


repairing,but fttrther

study is needed

temperature
strength

time—-dependent performance.

performance

and

the

long?-term

KEYWoRDS:P92
nickel welding

steel

pipe:welding and

heat

treatment;
feasibility;

material;

repairing

test;

non—destructive inspection

摘要:P92钢管在焊接修复过程中,目前国内均采用其匹配焊 材进行焊接。在电厂临时性修复时没有匹配焊材的情况下, 选用镍基焊材进行了P92钢管焊口修复试验,主要采用P92钢 管现场施工用的焊接工艺进行焊接,热处理完成后选用镍基 焊材进行修复。试验结果表明,用镍基焊材进行修复试验是 可行的,但对于高温时效性能及持久强度性能,还需要进一步 进行研究。 关键词:P92钢管;焊接及热处理;镍基焊材:修复试验;可行 性;无损检验 doi:10.39698.issn.1000-7229.2010.06.027

试验过程工艺控制
P92钢化学成分 P92钢化学成分如表l所示。

0引言
1.1

SA335.P92钢(以下简称为“P92钢”)是在P91钢 的基础上添加W元素,适当减少Mo元素的含量而开 发出来的一种新型钢种【“。 P92钢是在P91钢的基础上适当降低铝元素的含 量(0.5%Mo),同时加入一定量的钨(1.8%W)以将材 料的钼当量(Mo+O.5W)从P91钢的1%提高到约

1.2焊接材料、方法及位置 (1)母材规格:西355x26 (2)焊接方法:Ws/Ds。 (3)焊接位置:5G。 (4)焊接材料。原焊材型号及规格为:焊丝
mill。

万方数据

第6期

肖德铭等:用镍基焊材修复P92钢管焊口的试验

表l
Tab.1

1'92钢化学成分

1.5热处理过程控制 1.5.1热电偶布置 热处理时均2G位置放置。在外壁焊缝6、12点 各布置1只热电偶,3点布置1只热电偶,40 mm处布 置等温热电偶;内壁12、6点各布置1只热电偶。另 外,12、6点内外应各布置1只备用热电偶,共计lO只 热电偶川(如图2(a)、(b),图2(b)为旋转1800放置)。
含量
0.30~O.60 O.15~O.25 ≤0.04

Chemical composition of P92 steel 含量
O.07~0.13 ≤0.50 0.30~O.60 ≤O.02 ≤0.Ol 8.5~9.5 ≤0.40

元素


元素
Mo


Si Mn


舢 W
Nb


1.5~2.O 0.04~O.09 O.ool~O.006
O.03~O.07

S Cr Ni



MTS616/≯2.4 lTLrn;焊条MTS616/西3.2 rnrfl;修复用 镍基焊材型号及规格为ENiCrFe一3/西3.2 mm。 1.3焊接及修复过程 接头型式为双V型,坡口如图1所示。焊道控 制:氩弧焊共2层2道,总厚度不小于4 mm;电焊层焊 层宽度不大于4倍所用焊条直径,单层厚度不大于所 用焊条直径。

(b)

图2热电偶布置示意图
Fig.2

Arrangement of thermocouple

1.5.2热处理工艺
图1坡口形式图
Fig.1 Groove form

热处理温度为(760±10)℃,热处理时间为4 h。加 热和冷却速度为80"--100℃/h,降温至300℃以下则自 然降温。加热宽度从焊缝中心算起不小于250 mm,热 处理保温宽度不小于300 nun(全部包裹)。 热处理过程曲线如图3所示,图中主要表示恒温 过程中各点的温度变化。P92钢修复完成后缓慢冷却 到室温,不进行热处理。

修复前原焊口试件焊接共计焊接11层29道。修 复打磨有效长度490 lTlIn,表面长度580 mm,打磨有 效区域的中心深度为20.9 mm,共计焊接8层20道。 在焊接及修复过程中,为了保证焊缝层间不出现夹渣 等缺陷,每个接头、每道、每层之间均进行了打磨,具 体工艺参数如表2所示。
表2焊接工艺参数
Tab.2

Welding

technology

parameters

1.4预热及层间温度控制 氩弧焊打底预热温度及氩弧焊层间温度为 100~200℃,电弧焊层间温度为200"--250℃,修复过 程层间温度为200"--'250℃。预热加热宽度从焊缝中 心算起,每侧不小于125 mm。采用电加热进行加热及 保温,加热过程中用热电偶进行控温(坡口每侧采用2 只热电偶测温),用红外线或激光测温仪跟踪测温。
Fig.3 Heat

时间/Il

图3镍基修复试验原焊口热处理曲线图
treatment
curve

1.6焊后无损检验 镍基修复完成后,对焊口进行了射线检验,检验 结果均符合规程、规定要求,结果合格。

万方数据

?112?





建设

第3l卷

2试验及结果分析
2.1试验结果 各项试样取样及试验参照标准为DL/T 868— 2004((焊接工艺评定规程》。
2.1.1

(4)焊缝和热影响区冲击平均值分别为111.0
179.4

J、

J,其结果值比P92匹配材料的冲击试验值略高。

(5)另外,进行了高温时效试验及持久强度试 验。这2项试验目前正在进行中,分别已进行了l万h 以上,截止目前试验过程数据正常。

冲击试验结果

从修复后的试件中截取冲击试样,分别进行了焊 缝及热影响区的冲击试验,如表3所示。
表3冲击试验结果
Tab.3

3结论
(1)在原焊口及修复焊接过程中各项数据及记录 均满足试验要求: (2)采用镍基焊材作为P92钢临时性修复焊接试 验是可行的,该工艺具有可行性; (3)各项常规力学性能试验结果值表明,用镍基 焊材进行修复试验是可行的,但对于高温时效性能及

Impact

test

result

2.1.2拉伸试验结果

持久强度性能,还需进一步进行研究。

拉伸试验结果如表4所示。表4中,‰:为屈服
强度;风为抗拉强度;A为延伸力;AIv为冲击韧性。
表4拉伸试验结果
Tab.4 Tensile
test

4参考文献
[1】瓦卢瑞克?曼内斯曼钢管公司.T92/P92钢手册[C]//超(超)临界锅 炉用钢及焊接技术论文集.苏州,超(超)临界锅炉用钢及焊接技术 协作网,2005:285.304. 【2】杨富,章应霖,任永宁,等.新型耐热钢焊接【M】.北京:中国电力 出版社,2007. 【3】林志华,吴明生.SA335.P92钢大口径厚壁管焊接的主要问题及对

result

2.1.3截面硬度 由焊缝、热影响区、母材的截面硬度试验可以得 出,从焊缝到母材其平均硬度值分别为:焊缝234
表5硬度试验结果
1'ab.5 Hardness
test

策研究[C]//第十届全国电站焊接学术讨论会论文集.武汉,中国 电机工程学会,2007:5-11. 【4】华能国际电力股份有限公司.华能电厂P91、P92钢管道现场热处 理T艺实施导则【S】.北京:华能国际电力股份有限公司,2005. 【5】范长信,周荣灿,李太江,等.9%~12%Cr新型马氏体耐热钢的焊 后热处理【C】//超(超)l晦界锅炉用钢及焊接技术协作网第一次论 坛大会论文集.西安,超(超)临界锅炉用钢及焊接技术协作网,
2007:】6-21.

HB:

热影响区202 HB;母材210 HB。试验结果如表5所示。
result

收稿日期:20lO-02.20修回日期:2010-04.22 作者简介:

肖德铭(1972一),男,高级工程师.主要从事焊接技术研究,

2.2试验结果分析 (1)通过图3可以看出,12点内部热处理机显示 温度偏低,在恒温后期为746℃。通过温度校验仪对 该热电偶端部进行实际测温,其温度为758℃。因 此,按照测温仪的测温,其各点温度最大差值为 10℃,达到了预期的目标。 (2)拉伸试验值合格,断裂位置位于母材,其结果 与以往利用P92匹配材料试验拉伸试验值相似。 (3)焊缝、热影响区及母材的硬度值均符合相关 文献的规定要求【51。

E-maih

tepcxdm@163.eom:

史文渊(198l一)。男,助理工程师,主要从事焊接技术研究及焊工
培训工作,E?mail:wenyuan0626@163.eom 张永生(1979一),男,助理工程师,主要从事焊接工艺研究、施工 技术管理及焊接培训工作,E.mail:sanerl979@sohu.gonl; 刘文虎(1974一),男,高级技师,主要从事焊接技术研究及焊工培 训工作,E.mail:wenhul974@hotmail.corn:

张兆弟(198l一),女,助理工程师,主要从事焊接技术研究及焊工
培训工作,E-mail:zlmodi82l@126.COrn。

(责任编辑:何鹏)

万方数据

用镍基焊材修复P92钢管焊口的试验
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 肖德铭, 史文渊, 张永生, 刘文虎, 张兆弟, XIAO De-ming, SHI Wen-yuan, ZHANG Yong-sheng, LIU Wen-hu, ZHANG Zhao-di 天津电力建设公司焊接培训中心,天津市,300380 电力建设 ELECTRIC POWER CONSTRUCTION 2010,31(6)

参考文献(5条) 1.范长信;周荣灿;李太江 9%~12%Cr新型马氏体耐热钢的焊后热处理 2007 2.华能国际电力股份有限公司 华能电厂P91、P92钢管道现场热处理工艺实施导则 2005 3.林志华;吴明生 SA335.P92钢大口径厚壁管焊接的主要问题及对策研究 2007 4.杨富;章应霖;任永宁 新型耐热钢焊接 2007 5.瓦卢瑞克·曼内斯曼钢管公司 T92/P92钢手册 2005

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dljs201006027.aspx


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