方俊逻
中国能源建设集团广东火电工程总公司
摘要：本文对供热再热热段加装流量装置焊接情况进行分析，提出了较好的防止焊口在焊接过程发生爆裂现象。对类似 T91／P91 材质的管道焊接工作起到较好的借鉴作用。
关键词：T91／P91；材质；管道；焊接；热处理；充氩
前言
海南东方电厂#3 机组为国产 350MW 超临界机组，同步建设烟气脱硫、脱硝装置，是国内少有的同时具有脱硫、脱硝的环保电厂。汽轮机为 CLN350-24.2/566/566 型超临界、一次中间再热、双缸双排汽、单轴单背压、凝汽反动式、8 级回热抽汽汽轮机。主要承担基本负荷，并具有一定的调峰能力（100％～50％范围）。锅炉型号：HG-1100/25.40/571/569，为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次再热、采用前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。本次供热再热热段加装流量装置（材质均为 P91，焊丝采用ER90S-B9，焊条采用 E9015-B9）是为了提高热网蒸汽的利用效率，从而提高机组的经济效率。
一、材质为 1 P91 的管道焊接后裂焊或爆焊的发生
T91／P91 钢以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，虽然我国对该钢材的焊接工艺方面积累了一些经验，并且由国家电力公司电源建设部下发了《T91／P9l 钢焊接工艺导则》指导性文件，但在现场焊接过程中时有发生焊口裂焊或爆焊的现象。
二、材质为 1 P91 的管道焊接后裂焊或爆焊的 原因分析
2.1 1 供热再热热段 和 流量装置 参数：
供热再热热段管道规格为Φ273x23，流量装置规格为 DN250，材质均为 P91[1]。P91材质相当于国标10Cr9Mo1VNbN，不仅具有高的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性能，而且还具有良好的冲击韧性和高而稳定的持久塑性及热强性能。在使用温度低于620℃时，其许用应力高于奥氏体不锈钢。在550℃以上，推荐的设计许用应力约为 T9和2.25Cr-1Mo 钢的两倍。本次焊接采用氩（WS）加电的方法进行焊接，即先采取氩弧焊接打底，再用多层多道电焊（GT）方式焊接并盖面；坡口型式：双 V 型，对口间隙：3-6mm 焊条/焊丝牌号：E9015-B9/ER90S-B9。
2.2 材质为 1 P91 的管道焊接后裂焊或爆焊的 原因分析：
2.2.1 P91 管道对口焊接前、焊接后及焊接过程中没有进行预热处理[3]、升降温热处理和恒温热处理，致使管道与焊缝存在温差造成管道与焊缝热应拉力的不同，尤其是温差越大，管子承受的拉应力就越大，在这样不均匀变形的反复作用下，就越易开裂，且开裂的形式主要表现为横裂，裂纹的长度较短[4]。
2.2.2 P91 管道采取了强力对口，焊接前就存在较大的外部剪切力、拉力或张力，在焊口点焊后、打底时或焊接时松开对外部力量的约束而产生了焊口撕掉力，使得焊口脱开或爆焊等
2.2.3 P91 管道对口焊接打底时没有采用背面充氩保护工艺或者充氩工艺水平较差，在焊接过程中焊缝根部产生氧化、烧焦，致使焊缝夹渣、产生气孔和裂纹等较差的焊接效果。
三、消除泄漏的措施
1 3.1 热处理方式消除温差产生的热应力：
3.1.1 热处理采用电脑温控设备，对焊口进行跟踪预热，热电偶对称布置，热电偶与管件应接触良好，并计量合格。预热宽度：从坡口中心每侧不少于3倍的管壁厚。
3.1.2 氩弧焊 WS 焊接前预热升温至150-200℃，然后保持恒温进行焊接。
3.2 管道对口消除外部应力和不合格现象发生：
3.2.1 管道对口装备应采用专用对口卡具，并用临时制作的3块 P91材质的马崽对焊口进行点焊固定，使其在氩弧焊打底时不会随意晃动影响焊接质量和效率。
3.2.2 管道连接时不得用强力对口，消除外部力量对焊口造成的外部剪切力、拉力或张力，避免焊口在焊接过程中产生裂纹或爆焊；对口时管道内壁局部错口值不超过1mm，外壁局部错口值不超过3mm，口间隙3-6mm，可以避免焊接完毕后存在咬边、错口等不合格现象发生。
3.3 管道对口焊接[2]规范化消除氧化和裂纹等不合格现象：
3.3.1 采用背面充氩保护工艺，以避免焊缝根部氧化。不仅第一遍打底时需要充氩保护，第一遍电焊时，仍需充氩保护（利用余留的氩气进行电焊作业，在施工中未发生根部氧化现象）。
3.3.2 此类管道改造工程大多是在系统某个部位进行割除更换，在进行管道焊接时无法采取专用装置充氩，所以充氩也成为一个问题；因此经过多方试验取证，可用耐高温硬纸板配合耐温胶布等材料在焊口附近形成形成密闭气室，在焊口上采用耐温胶布密封，并在焊接区域取个充气口将氩气充进密闭气室，对焊接区域进行充气保护。
3.3.3 氩弧焊打底在管道预热到规定温度并加热均匀后进行；打底采用直流正接法、两人对称焊接。氩弧焊打底时采用高频引弧、衰减收弧；氩弧焊电流80-110A；氩弧焊打底时，焊接速度不宜太快，焊层厚度不少于3mm。氩弧焊打底应焊两遍，目的是防止电焊击穿打底层，造成根部氧化。
3.3.4 在氩弧焊打底完毕后，将预热温度升至 200-250℃，可以开始电弧焊；采用直流反接法、两人对称焊接，第一、二层电弧焊，采用Φ3.2mm 焊条，电流90-130A；在保证熔化良好的前提下，尽量减小焊接电流，严防烧穿氩弧焊打底焊缝；中间层采用Φ4.0mm 焊条，电流 110-150A；各层接头应互相错开，焊工要加强层间清理，严防焊缝夹渣。
四、结论
供热再热热段管道改造等类似 P91 材质的管道焊接发生发生焊口裂焊或爆焊等现象的主要原因：焊接前未进行预热处理；焊接过程中没有进行恒温热处理、热处理宽度不够或者温度不均匀；?焊接后未进行升降温、恒温热处理。次要原因：充氩无法密闭起不到应有的保护作用；对口时采用强力对口。
本次供热再热热段管道加装流量装置改造，通过查找资料总结出上述原因，提出可靠的施工方案并顺利地完成此次改造，为类似 P91 或者其它合金钢材质管道焊接提供组提供一个有益的借鉴。
五、致谢
在编写论文过程中，得到了业主汽机专工张明东、同事张子芳、高压焊工李令
平等人的大力支持和指导，为本文的修改和完善提供了宝贵的意见，谨此致谢！参考文献：
[1]火力发电厂金属材料选用导则
[2]DLT869-2004 火力发电厂焊接技术规程
[3]DLT819-2002火力发电厂焊接热处理技术规程
[4]豆丁网 http：//www.docin.com/p-614932626.html《P91钢材焊接裂纹的探讨》
论文作者:方俊逻
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/10
标签：管道论文; 打底论文; 对口论文; 材质论文; 装置论文; 裂纹论文; 氩弧焊论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;