T91管根部焊接裂纹分析

T91管根部焊接裂纹分析 徐兴林 (华能鹤岗发电有限公司，黑龙江 鹤岗 154109) 【摘要】:通过对T91钢受热面管现场焊接工艺的介绍，以及对焊接过程中遇到的问题，进行分析和总结，得出比较适合现场T91钢焊接中的一些要点和方法，保证T91钢焊接接头的质量。 【关键词】:T91钢，焊接 1前言 随着国内发电机组容量和参数的不断提高，同时也为了提高燃煤电厂的热效率， 锅炉受热面的 ，越来越多的选用了T91钢材料。T91是一种改进的9Gr1Mo钢，在美过热器和再热器管排组件中 国材料试验学会(ASTM)和美国机械工程师学会(ASME)标准中，T91代小径管， T91钢具有良好的冲击韧性和较高的蠕变断裂强度。在锅炉受热面部件中适用温度一般为560?左右。 2 T91钢的焊接特性分析 T91钢属低碳马氏体耐热钢，其焊接性较差，焊接特点主要有以下几点 (1)预热温度低:因为只允许其在马氏体组织区焊接，故预热温度和层间温度大大降低 (2)层间温度控制严格:因为T91钢导热系数比较小，当焊接热量集中时，层间温度比较高，焊接接头的冲击韧性大大降低，所以必须采取低的焊接热输入量施焊。 (3)焊件必须冷却到马氏体转变温度以下，才能进行热处理:因为只有转变完成，才能使随后的热处理对全部的马氏体进行回火，使焊接接头的冲击韧性得到有效改善。 3 T91钢的现场焊接情况 在华能鹤岗发电厂二期(1×600MW)超临界发电机组的安装过程中，锅炉受热面的屏式过热器、末级过热器和高温再热器的T91焊口，全部在地面组合完成，焊接是全氩弧焊接，方法是:直流正接，焊机型号是:ZX7-400ST。焊丝选用的是日本焊丝，型号是TGS90S-B9，φ2.4mm，焊前火焰预热，预热温度为100,150?，层间温度控制在100,150?，用红外线测温枪监控。焊后马上进行电加热热处理，热处理温度为760?10?，随后焊口进行100%的射线探伤检验。 SA213-T91钢的焊接控制参数如下 焊接道数 焊接电流 焊接电压 焊接速度 氩气流量(正面) 背面保护 厚度 1 100A,110A 10V,15V 30mm,45mm 8,10L/min 氩气 3mm 2 100A,110A 10V,15V 30mm,45mm 8,10L/min 3mm 3 85A,95A 10V,15V 30mm,45mm 8,10L/min 2mm 4 T91钢现场焊接遇到的问题: 在检验过程中发现，部分不合格的焊口射线底片上，在焊缝中的平焊位置存在轮廓清晰的黑线，长度大约都在2mm左右，初步判断为未熔合，后经现场割取试样确认此焊口根部焊接缺陷为裂纹， 并在不合格的焊口中占有很大比例，而且主要集中在壁厚较大的屏式过热器和末级 5 T91钢现场焊接缺陷原因分析: 由于T91钢焊接时具有强烈的脆硬敏感性和热影响区消应力处理裂纹倾向，既产生冷裂纹和热裂纹倾向，因此焊前预热的工艺十分重要。现场施焊前预热采用火焰加热，由于管排管径小，加之有测温枪温度监控，而且焊接时环境温度也比较高，预热效果比较理想，所以排除由于预热原因造成此缺陷的可能。在割口试样的外观上分析，裂纹无金属光泽，有较重的氧化色彩，且裂纹所在的焊缝处有被再次熔化的痕迹，无脆性断裂的特征，所以排除冷裂纹的可能，应该是热裂纹缺陷中的一种。 在焊接过程中，由于T91钢材质本身热膨胀系数小，加上焊工在施焊时，层间温度和焊接电流的控制不好，导致水平固定焊口的水平位置线能量输入过大，打底焊缝的晶粒粗大，尔后进行的填充焊道在平焊位置时，为防止熔化不好，焊接速度放慢，更导致温度过高，使打底的根层焊缝再次熔化，于是在熔化处产生液化裂纹。所谓的液化裂纹是指在焊缝附近或多层焊层间部位，在热循环的作用下被金属重新熔化，在膨胀等拉伸力的作用下，沿奥氏体晶界开裂的裂纹。 另有数据说明，此缺陷的90%以上部分出现在焊口比较困难的施焊位置，这是由于焊接位置困难，使焊接速度减慢，平焊位置处热量聚集，温度过高，符合上述缺陷判断。 6 结束语 为防止此类焊接液化裂纹缺陷的产生，要严格控制以下几点: 1要严格按焊接作业指导书进行施焊，并考虑焊接位置对焊接速度的影响，最大限度的防止局部温度过高，尤其是水平固定的管排的平焊位置。 2施焊时，最大限度的配备测温设备，对层间温度进行严格控制。 3对小径管氩弧焊接，也要采用多层多道填充和焊接。 4要严格按照焊接工艺评定给定的焊接工艺进行焊接，杜绝野蛮施焊等对质量不负责任的焊接做法。 5在焊接时一定要采用“小”焊接，电流的大小，焊接的速度一定要相互配合好，这样才能得到合格的焊缝组织。使得焊缝的强度得到保证。 参考资料 1、 新型耐热钢焊接; 杨富 张应林 任永宁 李为民编著 2、 国内外超超临界机组材料及焊接 资料汇编; 西安热工院有限公司