超超临界机组用 T92/P92 钢焊接工艺要点及化学成分分析

T92/P92钢是目前超超临界机组主蒸汽及再热热段使用的一种新型材料，焊接难度大，工艺要求严格，在预热、焊接电流、层间厚度、焊缝宽度、焊后处理等方面都有严格的工艺要求，且易产生裂纹缺陷。下面小编就给大家介绍一下P92钢的化学成分、焊接性、焊接工艺要点。

P92钢化学成分及性能特点

P92钢的化学成分

SA335-P92钢是在P91钢中添加W元素，并适当降低MO元素含量而开发出来的新型钢种，其化学成分见下表。

P92钢主要性能

1. 物理性能良好

P92钢的线膨胀系数与P91钢相同，低于奥氏体钢，甚至低于P22钢。 因此，在机组启动和停机时，P92钢抵抗疲劳损伤的能力优于奥氏体钢和P22钢。 导热系数与P91钢相同，高于奥氏体钢。

2.具有比P91钢更高的高温蠕变断裂强度

P92钢的室温强度和高温强度均高于P91钢，根据各国试验结果，按ASME标准估算10万小时的P92钢在550℃、600℃、625℃不同温度下的蠕变断裂强度分别为199MPa、131MPa、101MPa；而P91钢在相应温度下的蠕变断裂强度分别为141MPa、98MPa、68MPa。

3.优异的室温冲击韧性

P92钢的高温性能明显优于传统钢，同时还具有优良的室温韧性，与P91钢大致相同。

4.具有优异的抗氧化性能

P92钢抗烟灰氧化和水蒸气氧化的性能与P91钢大致相同，经试验，在600℃和700℃条件下经过3000h后P92钢和P91钢的水蒸气氧化膜厚度大致相同。

P92钢焊接性分析

1.焊接裂纹敏感性比传统铁素体耐热钢低

P91钢需预热到180℃才能达到零裂纹率，P92钢只需预热到100℃，而P22钢需预热到300℃即可达到零裂纹率。

2.时限性倾向更加明显。

时效3000小时后，P92钢的韧性下降很多，P92钢的冲击功由时效前的220J左右下降到70J左右，时效3000小时后，冲击功进一步下降的趋势不明显，冲击功会稳定在时效3000小时的水平。时效趋势出现在550-650℃范围内，该温度是该钢的工作温度范围。母材有明显的时效趋势，与母材成分相似的焊缝也会有同样的趋势。

3.焊缝韧性低于母材

焊缝金属是由极高温熔融状态冷却而成的铸造组织，没有机会经过TMCP工艺（Thermal-Mechanical Control Process），即热控轧制，晶粒无法细化，Nb等微合金元素仍溶解在基体中，没有机会充分析出。

4、焊接接头是影响机组运行安全的最薄弱环节

由于P92钢中合金元素含量较高，焊接技术难度较大，长期运行过程中易出现接头冲击功偏低、IV型开裂而早期失效的现象，若焊接质量不能保证，P92的优势将不复存在，对机组运行安全造成威胁。

焊接工艺

1.焊接材料和保护气体的选择

焊丝：9CrWV（ER90S-G）规格：Ф2.4；焊条：CHROMET92（E9015-G）规格：Ф3.2；

钨电极：WCe-20 规格：Ф2.4

气体类型：Ar≥99.95% 流量：7-12L/min 反保护：Ar≥99.95% 流量：20-7L/min

2. 安装对应

大口径管：间隙3-6mm；小口径管：间隙2-3mm

3.背面充氩溶液

采用背面充氩保护工艺，避免焊缝根部氧化。大口径管道充氩一般可制作专用工具，当无法采用专用装置时，可用耐高温纸板、耐热胶带等在焊缝附近形成密闭气室。

小口径管道充氩气时，可用水溶纸塞住管道开口两端。充氩位置：①从探伤孔处充氩。②利用两端之间的缝隙，将细长的铜管或不锈钢管压扁后通过坡口伸入焊接区域进行充气保护。③用准备好的充氩工具，从管道开口端充氩。

4.焊接预热

焊前预热：T≥150℃，加热宽度每侧≥200mm，层间温度≤300℃。

大口径管道：采用微机控温设备对焊缝进行跟踪预热，热电偶对称布置，热电偶与管件应接触良好并通过校准。

采用火焰预热小直径管，并用测温笔测量温度。

5. TIG 焊接底漆

管道预热到规定温度并均匀加热后进行氩弧焊打底；打底采用直流电正接法，双人对称焊接。

对于P92材质的大口径管，打底焊采用内填丝法，对于P92材质的小口径管，打底焊采用外填丝法，用氩弧焊打底时，焊接速度不宜过快，焊层厚度不小于3mm。

氩弧焊打底应焊两遍，防止电焊击穿打底层，造成根部氧化。氩气保护：前气流量7L/min，后气流量20-7L/min

6 电弧焊

打底完成后，预热温度升至200-250℃，即可开始电弧焊；采用直流反接法，双人对称焊接。第一、二层电弧焊采用∮2.5mm焊条。在保证熔化良好的前提下，尽量减小焊接电流，防止烧穿氩弧焊打底焊缝，背面采用充氩保护。

中间层采用∮3.2mm焊条；各层接头应错开，焊工应加强层间打磨，防止出现焊接缺陷。采用多层多道焊，每条焊缝单层厚度约2.5-3mm，单条焊缝摆动宽度≤3倍焊条直径。每层焊缝必须清理干净，特别是接头处及焊缝两侧。中间不需除氢。

7.焊后热处理

焊后冷却至80-100℃后进行热处理：加热温度至750-770℃，加热速度≤145℃/h，加热宽度每侧200mm，保温宽度每侧350mm，保温5小时。冷却速度：300℃以上≤145℃/h

返工焊点和处理

焊接缺陷。常见的焊接缺陷如气孔、夹渣等并未提及。最受争议的问题是裂纹。

1. 切割管道以检查是否存在重大缺陷

2.修复局部缺陷