论文:A335-P91高压钢管的埋弧焊接


    送审论文预评阅表 论文题目 A335-P91高压钢管的埋弧焊接 论文编号 Z001 申报任职资格 工程师 申报专业组 现从事专业 安装技术 撰写时间 2015.8.28 申报人工作岗位简要描述(限150字): 参加编制施工组织设计、设计交底及施工图会审;负责编制单项工程施工方案、施工技术交底;熟悉施工图及技术文件,编制材料计划和手段用料预算;负责现场的技术管理工作,做好施工验收规范和工艺标准的实施;配合现场施工,及时解决施工技术问题,妥善处理设计变更;做好施工原始资料的收集、整理和交工技术文件的整理。 评价要素 评价等级 优 良 中 差 选题的科学性、针对性 √ 论证的逻辑性、论据的充分性 √ 结果的创新性、实用性 √ 表达的清晰性、结构的规范性 √ 工作的难度、深度及工作量 √ 预评阅结论性意见(请在下列4项中选择1项结论性意见,在 中划√,对“不具备”的请简要说明理由): √ 论文具有申报任职资格的较高水平; 论文达到申报任职资格的水平; 论文基本达到申报任职资格的水平; 论文不具备申报任职资格的水平。 预评阅结论为“较高水平”或“不具备”的,请简要说明理由: 文章素材采集于公司施工现场,是目前正在推广应用的高效率焊接技术,具有一定的先进性,本文论点明确,论据清晰, 数据采集基本准确。但重点说明的热处理工艺没有图表表述。引用的规范过期。 专家签名: 年 月 日 A335-P91高压钢管的埋弧焊接 摘要:近十几年来在我国大型发电站机组建设中,主蒸汽管道从美国、日本引进一种新型的马氏体耐热钢(A335-P91), 该钢具有高温强度高、抗氧化性能和抗蠕变性能好以及具有相对高的热传导性与低的热膨胀率等特点。神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目合成气净化装置B标段由我公司负责施工,共有A335-P91工艺管道约7600余吋径,设计压力为13.5Mpa,设计温度为545℃,其中最大规格为Φ610×46mm。发展自动焊接,提高焊接质量,减轻焊工劳动强度,提高经济效益,缩短施工工期是一个必然趋势。本文主要阐述A335-P91材料管道的埋弧焊焊接工艺。 关键词:A335-P91 埋弧焊 热处理 前言:A335-P91钢在我国各热电站应用还不十分普遍,各施工单位的焊接工艺评定工作及焊接、热处理的特点都需要在施工过程中摸索。为保证P91钢管道的焊接工艺和焊接质量达到要求,必须根据P91钢的焊接特性作出焊接工艺评定,并根据评定报告作为现场安装、焊接施工的依据,以及在现场施工过程中严格执行工艺要求。 A335-P91钢属于9Cr-1Mo-V-Nb钢种。是一种单向马氏体组织。若焊接控制不严会引起焊接裂纹、焊缝韧性低和根部焊缝金属氧化等问题,因此其焊接有一定的难度。A335-P91钢其化学性能和力学性能见下表: SA335-P91钢的化学成份和力学性能 化学成份(%) C Si Mn S P Cr Mo V Ni Al Nb 0.08-0.12 0.02-0.5 0.03-0.6 ≤0.006 ≤0.013 8-9.5 0.85-1.05 0.18-0.25 ≤0.4 ≤0.02 0.06-0.1 力学性能 δb/MPa δs/MPa δ/MPa 585 415 20 1. P91钢焊接性分析 1.1由于P91是中合金钢,它具有相当高的冷裂纹倾向,在不预热条件下焊接裂纹达100%,当预热200~250℃时可避免冷裂纹的产生。 1.2在焊接过程中严格控制焊件的层间温度,使其保持在预热温度或更高的温度是首要的任务。其次要十分注意从层间温度冷却至焊后热处理开始的时间间隔。 1.3对焊接输入热量的控制要求比较高,实践经验证明,采用较小的焊条直径、比较低的层间温度和较小的焊接线能量,冲击韧性可以大大提高。 1.4焊接接头在焊后状态均为高硬度的不稳定组织,焊后必须作相应的热处理。 2.焊接方法的选择 A335-P91钢有较高的淬硬倾向,对焊接冷裂纹很敏感,采用钨极氩弧焊二层打底和埋弧焊填充和盖面的焊接方法。 3. 焊接工艺规范、参数 (见表1) 表 1 焊接工艺参数表 焊接层次 焊接方法 填充金属 电特性 焊接速度 cm/min 牌号 直径mm 电流A 电压V 1-2 GTAW TG-S9CB Φ2.4 90-130 8-14V 3-10 3-n SAW Thermanit MTS3 Φ2.5 265-335 26-34V 15-35 4.焊接材料 本厂选用日本神钢和德国奥钢联伯乐的产品,日本神钢的P91焊接的氩弧焊焊丝牌号为TG-S9CB,规格为Φ2.4mm,德国奥钢联伯乐的埋弧焊焊丝牌号为:Thermanit MTS3,规格为Φ2.5mm,焊剂的牌号为 Marathon 543,规格为8-48目。 表 2 焊丝化学成分及力学性能 焊接材料 化学成分(%) C Mn Si P S Cr Mo Ni TG-S9CB 0.08 0.99 0.17 0.007 0.003 8.88 0.87 0.69 Thermanit MTS3 0.10 0.55 0.22 0.005 0.003 8.91 0.97 0.47 5.焊接准备及焊接工艺 5.1坡口加工 由于A335-P91管较厚,单位重量大,为了不增加焊口,预制施工前先电脑排版,然后使用带锯机下料,并用坡口机加工坡口,坡口型式选用U型坡口,如图所示: 图 1 坡口示意图 对接焊缝前先把坡口两侧内外20-30mm处打磨干净直至露出金属光泽,确保无漆渍、铁锈、水份、氧化物或其他对焊接的有害物质。 5.2对口 应采用专用的对口卡具,不得强行组对,对口时应做到内壁齐平,如有错口,其错口量不超过壁厚的10%,且不大于1mm;对口前应仔细检查坡口处母材是否有缺陷,如有应另行处理;点焊用的焊接材料、焊接工艺和选定的焊工技术条件应与正式焊接时相同。 5.3焊前预热 采用加热片电加热,对焊口进行跟踪预热,热电偶对称布置,预热前检查设备是否完好,仪表件是否能正常使用,加热片、热电偶、线路、打印纸、墨水是否完好齐全。打底焊接预热温度150℃,焊接两遍。盖面焊接预热温度250℃,达到预热温度后用测温枪检测预热温度。预热应在坡口两侧均匀进行,预热范围宜为坡口中心两侧各不小于壁厚的5倍,且不小于100mm,加热区以外100mm范围应保温,预热要均匀,防止局部过热。 5.4打底层焊接 当预热温度达到规定温度并均匀后可进行氩弧打底焊接,第一层和第二层焊缝均采用钨极氩弧焊。打底层焊时,采用内送丝法,要注意根部熔合良好,厚度控制在2.8~3.2mm范围内。为防止根部焊缝金属氧化,应在管子内充氩保护,以免合金成份烧损,使焊接接头性能变差。充氩保护可参照下列要求进行: a、充氩保护范围以坡口中心为准,每侧各200~300 mm处,以可溶纸或其它可溶材料,用耐高温胶带粘牢,做成密封气室。 b、采用“充气针”从坡口间隙中插入进行充氩,开始时流量可为10~20L/min,施焊过程中流量应保持在8~10L/min。 c、用点燃的打火机或火柴放至焊缝间隙附近,当火焰熄灭时,说明内部空气已排空,可进行氩弧焊打底焊接。 5.5埋弧焊填充、盖面层焊接 氩弧焊完成后,将预热温度升至200~250℃,开始埋弧焊。由于A335-P91钢焊接时,熔池铁水粘度大,流动性差,因而容易出现夹渣,层间未熔合等缺陷,因此为避免大的缺陷产生及保证焊接接头的综合机械性能,必须采用多层多道焊进行焊接,焊层厚度尽量薄,每层焊道厚度不超过4mm;焊接接头应错开,避免接头造成的晶粒粗大,韧性降低。焊接过程中重点是控制线能量,线能量不能过高,层间温度控制在200~300℃,防止产生裂纹,焊接过程中对层间温度用测温枪监控。收弧时要填满弧坑,以免产生弧坑裂纹,接头应错开,不能有重叠。 5.6 焊后热处理 当焊接接头不能及时进行热处理时,应于焊后立即做加热温度为300~350℃、恒温时间为2小时的后热处理。 焊后热处理采用多路输出、多点测温,且加热器与热电偶一一对应,焊口上、下温度始终保持一致,升温至300℃后焊后热处理的升、降温速度以≤150℃/h为宜,降温至300℃以下时,可不控制,在保温层内冷却至室温。加热温度为750~770℃,恒温时间为5min/mm,但最少不得少于4小时。在恒温期间,各测点的温度应在热处理温度规定的范围内,且差值不得大于20℃。 5.7焊缝质量检验 a、外观,焊缝外观应成型良好,宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜。不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在;焊缝表面不得有咬边现象焊缝表面不得低于管道表面。 b、无损检验,按JB4730对焊缝进行100%射线检测(RT)探伤,检测时机应在管道热处理24小时后进行。 c、硬度,热处理完毕后,做100%硬度测定,硬度值小于241HB; d、光谱,对焊缝金属合金成分进行100%光谱分析复查。 6. 结论 通过选择以上施工工艺, 焊接生产效率显著提高,以规格为Φ508*46的焊口为例,采用传统的氩弧打底、电焊盖面工艺,焊1道口需两个焊工约1.5天,采用埋弧自动焊工艺,每台设备每天可焊接3道口。与手工电弧焊相比,生产效率提高了5倍。且焊缝可以连续焊接完成,减少了手工焊条焊焊接方法时,对焊缝多次预热与后热,使得焊接质量得到有效保障,降低人工及综合成本。而且,焊接质量稳定,焊缝成型美观;同时减轻了焊工的劳动强度,改善了生产作业中的施工环境。埋弧自动焊项目的投入应用,实现焊接自动化,为公司经济效益提升做出了重要贡献。 参考文献: SHT3520-2004《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》; SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》; 国家电力公司电源建设部《T9l/P91钢焊接工艺导则》; DLT 819-2010《火力发电厂焊接热处理技术规程》。 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    文档贡献者

    国健

    贡献于2019-01-09

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