不锈钢与P91钢焊接适用技术---[求助]

stickzhang

我公司是电力管道加工企业，在我厂现在遇到一个难题，在焊接P91钢与不锈钢1Gr18Ni9Ti角焊缝焊接过程中,焊接形式见附件，在焊接时候原来采用A302焊条，焊前预热90℃，在焊接完后电厂运行一段时间以后发现在熔合线附近有贯穿性裂纹，后来改进工艺后，采用镍基焊条施焊过渡层，预热温度150-170℃，然后采用A307焊条施焊，焊后层间和表面做PT检验，发现均有碎裂纹，请问各位高手前辈这是什么原因？有没有合适的施焊工艺？

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附：P91钢的化学成分（%）fficeffice" />

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/ p: p1 @& E5 z- Z$ G# C, M( M: u2 [3 {3 m6 @8 H, L1 C2 K! T0 L9 I' q9 Q, i) X1 V+ E4 h. C; ~1 d/ g; A8 Y b. @8 U$ j& g3 U s: }* w; O6 ^. ^( D7 |! l" z/ E5 I4 i4 r" L) w g" k+ e; c. `; v6 j4 D( b! W8 _7 I. m# @+ i+ e4 t" P c. c. G" A$ M6 r# C* @$ h# I* h! h, i/ j& S4 l4 H0 `& Y5 d2 ]/ g' s# [, Y3 T. N6 p7 D: u7 g7 v: j5 s; F5 j& \7 j5 p1 \ R3 Q% t. b7 U- R! p4 N/ v3 U4 s6 ] z: ]& u; d5 I$ V. D' ]$ i% U% ~' F) w) v

8 m+ e3 N t$ A$ }* j 元素	1 Q# P, K7 g. H5 i; E/ @: s C	S	P	! M# D& X$ @& z( O Mn	: }0 T" C5 S' Y8 S' m7 d6 I4 `* v Si	; W4 x# [* p& a7 Y y: | Ni	# t# T; j1 _6 b6 p# R) |$ f Cr	2 S; P5 o* X8 \1 H) R+ K; t Mo	: x, v V2 g4 ^2 c V	Nb
8 |" }, `+ s- }& H& G 含量%	( K4 w3 v% x; v* A5 \$ C 0.078	1 x( W: o6 d" h1 g3 X# J 0.0031	; Y% Y9 Y, t4 K4 l& u/ n 0.016	0. 27	6 J" z# I) R; h$ s- H+ u 0.3	. \3 o. k2 e7 L0 y/ T 0.043	7 b& {4 S8 i7 Z. p4 t( ] 8.56	! y! q$ z0 `6 t! X 0.96	, V& G, J, D1 `5 i 0.22	- H% ? o% L( m$ M" `. O5 U7 H 0.081

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黄河湃

楼主好！ 3 G2 U8 Q. q6 ]: N' O# d1 B; l' \ 9 C/ M, @: x( Z0 [0 g转载一篇专业文章，可能对你有所启发： 0 f: a; h8 Z, H0 n) B3 N 焊接裂纹产生原因 6 J3 o3 a2 p$ S2 M F! q/ e 　　形成焊接裂纹的原因是多方面的，但可以归纳为力学因素和冶金因素两方面。 3.1 力学因素 / v) V9 V# m3 O6 x ]　　导致裂纹产生的力学因素主要为拘束应力。压力钢管焊接时采用多层多道焊，焊接第一层焊缝时，由于焊缝截面远小于构件的截面，因此拘束应力和拘束变形将集中在截面比母材 　　小很多并且变形相对容易的焊接区内，造成第一道焊缝的焊接区是最容易出现裂纹的区域。拘束度越大，焊接区域承受的拘束应力和应变越大，造成焊接裂纹的危险性也越大。焊缝在压缝完成后，特别工地环缝不可避免地会产生拘束度偏大，从而致使点焊区域承受的拘束应力和应变偏大。焊接时，由于焊接区域的温度升高，点焊区域拘束应力得以释放，易造成裂纹的产生。有时钢管丁字接头部位容易产生裂纹就是因应力过分集中造成。 3.2 冶金因素 3.2.1 冶炼杂质对高温脆性区的影响 & f( {& a# [+ b1 }5 ?' K 　　钢中的杂质元素如C、S、P、B会明显地扩大高温脆性区的温度范围。60kgf/mm2钢种是一种含C、S、P量很低的Cr-Mo-V系合金钢。Mn含量较高，约为1.20％～1.60％，可以减小高温脆性区，因而60kgf/mm2钢是一种可以减小高温脆性区的钢种。 & ^7 K9 H5 w5 ?4 B/ e) J/ @ Z 3.2.2 钢的淬硬致脆倾向 / X3 i% H) _& a# B" y, c 　　60kgf/mm2钢种碳当量Ceq=0.35％，裂纹敏感系数Pcm=0.185％，钢的淬硬致脆倾向不明显，是一种焊接性及抗裂性良好的钢种。 / p: B" E1 d- C# w8 {3.2.3 钢中氢的致脆 2 W6 j# M, q6 i5 _" k% @- B　　氢是焊接冶金过程残留在钢中的气体杂质。由于钢中残留的氢使钢的塑性恶化而形成氢脆。 c7 V3 ^6 ?! ? 3.2.4 焊接粗晶区晶界的弱化 # P- c' C4 u6 G7 P' \3 {1 {4 X3 D2 H　　由于合金结晶过程的选择作用和相临晶粒间的相位不同，使得晶界总是含有比晶粒内部多得多的杂质和缺陷：而且由于晶界很薄，因而晶界的变形能力总是远低于晶粒本身的变形能力。在正常受力下，晶粒本身承担厂主要的塑性变形，保证了合金的塑性和强度。但NK HITEN610U2钢种因含有Cr、Mo、V等成分，Cr、Mo、V元素属于强碳化物及强氮化物形成元素，它们将会使晶界弱化或相对弱化。经计算，经验公式Psr=Cr+Cu+2Mo+5Ti+7Nb+10V-2，Psr<0，因而该材料不易发生晶界断裂。 4 焊接裂纹的防止措施 8 K5 k! y3 x& a7 K　　根据形成裂纹的因素，为了防止裂纹的产生，需从结构设计、材料选择以及施工工艺三方面进行控制。 , @& ~1 J4 o: Y8 B3 d! i! h0 Q 4.1 结构设计 ( U4 A0 v- D3 p4 U2 @, f # M% @. B% N0 q( c8 i　　因压力钢管的设计是比较成熟的设计模式，它的设计有国家规范为依据，焊缝的布置是合理的。 , \% a+ q) N( b9 V% S. ^: m/ K % b O7 ?7 w7 L4.2 材料选择 4.2.1钢管母材的选择 ! K$ ?: H9 m* ]+ c3 t5 u! d 　　钢管母材选用日本生产的610U2及610F调质高强钢板，这是一种含C、S量很低的Cr Mo V系合金钢，有着优良的综合力学性能，抗拉强度≥610MPa，低温韧性vE 40≥330J(2mmv形缺口冲击试验)，脆性断面转变温度vTs=-36℃。而碳当量Ceq=0.35％，裂纹敏感性指数Pcm=0.185％，当焊接热输入量为17kJ/cm时，热影响区的最高硬度HVmax≤300，这是一种具有很好的焊接性和抗裂性的钢种。该钢的化学成分见表1，力学性能见表2。 表1 610U2及610F钢化学成分(％) 8 ?, D( ^% y/ i) e. f* b0 r . f' y0 S6 n: k$ [8 }- w/ I' U/ [4.2.2 焊材的选择 ; P" {9 Z" A7 m6 H7 M( G9 v$ d+ B 　　因工期较紧，在施工初期进行工艺评定选择焊材时，仅进行了手工电弧焊的焊接工艺评定。评定合格后，选定了两种高强钢焊条：宜昌猴王焊条厂生产的MK．J607RH焊条及四川自贡大西洋焊条厂生产的CHE62CHJt焊条。这两种焊条熔敷金属化学成分及力学性能如表3、表4。 ; b3 N1 B* p8 W9 `9 H q : }6 N& B0 M" p表3 焊条熔敷金属化学成分(％) . V, ^/ A7 X- H2 x' h表4　焊条熔敷金属力学性能 5 m* g& b m4 ^3 H 这两种焊条均为超低氢性焊条，扩散氢含量很低，MK．J607RH焊条扩散氢含量Hmax=1.28ml／100g，CHE62CFLH焊条扩散氢含量Hmax=2.29ml／100g，远低于国标规定的4ml／100g的标准。由这两种焊条进行的高强钢的焊接工艺经评定是合格的。焊缝的化学成分基本与母材相一致，焊缝的机械性能不低于母材，热影响区的维氏硬度不大于300，证明此焊材与母材是相匹配的。 8 E3 N h9 L! e$ f6 `, W 4.3 施工工艺 - a: c0 N9 \$ A, Y' y5 W8 E 　　要防止焊接裂纹的产生，必须严格施工工艺，加强钢管制安过程的控制，使钢管从制作开始到安装验收完成都处于受控状态。 $ s) s9 J- E$ p 4.3.1 加强钢管制安过程控制 6 }) S8 a7 f! e$ e 　　(1)严格按引水压力钢管制作规范制作管节，必须保证出厂管节的管口平面度及椭圆度符合规范要求，防止偏心管节的出厂。偏心管节的检查通过测量管节四轴线弦长差可得。 　　(2)工地环缝压缝时，保持环缝组对间隙基本一致，避免局部区域压缝内应力偏大。 9 v, U4 A# z4 N/ _　　(3)控制环缝焊接顺序。环缝焊接时，必须采用8名或10名焊工对称分段退步焊，要求对称部位的焊工焊接参数基本一致。 4.3.2 加强钢管焊接过程控制 , ~9 Y: n" ]8 ?" P# k8 Z6 F 　　(1)严格高强钢焊条烘烤及领用制度，严格清除环缝坡口及两侧30mm范围内铁锈、油污等杂质。 . c3 _# g, P' J: Z* j3 l, v1 n $ u1 [( y- L$ @- H: D% B　　(2)因工地湿度大、温度高，当焊接环境水蒸气分压高于25mmHg柱时，应选择高于规定预热温度20℃～30℃进行预热。 3 c- e4 I$ G: [2 n1 x2 E* d' F / k3 [9 X& c# U( ?, i$ }0 L& y　　(3)高强钢的焊接，不论是δ=34mm，还是δ=60mm，尽量保证焊前预热50℃，必须保证层温不低于预热温度，且不超过230℃。尤其对于δ=60mm高强钢焊缝，必须保证预热温度为50℃～100℃。 6 u2 I- r9 B' R' H& q : Q$ k! i5 Q, ^. T　　(4)δ=34mm、60mm强钢焊缝焊后必须进行焊后消氢处理，加热温度150℃～200℃，保温1h。其中δ=60mm高强钢焊缝必须进行消应处理，使消应后的焊缝内应力小于钢材屈服强度的一半。 3 K8 z& ~' F# j/ ~　　以上几方面均能降低接头冷却速度防止其产生淬硬组织，从而避免产生延迟裂纹，保证焊缝内部质量。 9 J3 p! A! e* Q& K# {' N& V 4 b$ z Z# D0 R4 d5 结论 6 [: l6 O" y7 @# k 　　通过介绍焊接裂纹分类及分析焊接裂纹产生机理，根据三峡工程的实际情况，得出以下结论：要保证焊缝质量，避免高强钢焊缝产生焊接裂纹，必须严格施工工艺，加强钢管制安过程的控制，使钢管从制作开始到安装验收完全处于质量受控状态。 ( ?1 C% I9 e( ~5 K+ V5 y1 _

漂流瓶

楼主可以参考ASME标准中的P91和TP347的焊接工艺评定来处理,我没有做过你说的这种焊接.
1 x4 K! X. n" K( Q不过,可以肯定的是预热温度不够,而且焊后是否进行的适当的焊后处理呢!
焊条我建议你选择ESAB的OK 76.96来焊接!

ysw1979321

需要进行焊后热处理

ccit

不过 可不要将 不锈钢侧 处理呀
! f; t. `1 u* N8 o+ p) ?$ F( p只将91侧和焊缝进行高温回火

ccit

对了 那一侧 再空气中 不要 保温  

漂流瓶

另外,P91 必须在管道内充氩,否则根部氧化,后果很严重呀

漂流瓶

看样子是温度测点的套管，现在怎么样了，大家说了不少，楼主应该冒个泡吧。

漂流瓶

一直关注这个问题，可总是没有消息咯，瓶子在锅炉厂的朋友那里问到了一些工艺，如果没有解决，请与瓶子联系。

lgkokode

焊前预热温度低取16o—180℃
2 E; p  J7 k, Z/ ?+ U. H; N道间温度控制在280－320℃之间
6 B% k' _7 Q: u* W& D* l' T建议TIG打底焊，管内充氩保护