T91鋼(SA213-T91)焊接工藝研究

   時間:2014-03-11 14:38:00
T91鋼(SA213-T91)焊接工藝研究簡介
     摘要:通過對T91鋼多種焊接方法試驗研究,採用葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面的鎢極氬弧焊工藝和相應……
T91鋼(SA213-T91)焊接工藝研究正文
  

摘要:通過對T91鋼多種焊接方法試驗研究,採用葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面的鎢極氬弧焊工藝和相應的熱處理工藝有效地解決了爐內管焊接充氬保護的困難,適應現場施工條件,獲得綜合性能良好的焊接接頭。
關鍵詞:T91鋼;焊接;熱處理;力學性能

一、前言
T91鋼(SA213-T91)作為大型發電鍋爐過熱器、再熱器的新型鋼種,日趨成熟,目前被各國廣泛採用。近年來,我國隨著國外機組的引進,帶動了原有鍋爐用鋼的替代步伐。為找出一個更適合現場應用的合理工藝,以指導焊工培訓和規範現場施焊,我們進行了T91鋼(SA213-T91)焊接工藝的研究。
我們通過十四套焊接工藝設計方案的試驗對比,篩選出了以葯芯焊絲作為打底材料,實芯焊絲作為填充及蓋面材料的氬弧焊焊接工藝,表現了很強的實用性,較好的性能指標。

二、試驗研究的技術指標和標準
T91鋼基本化學成分如表1,性能基本要求如表2。
表1 T91鋼化學成分(%)(GB5310-95)
C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb V AL N
0.08~0.12 0.20~0.50 0.30~0.60 ≤0.02 ≤0.01 8.0~9.50 0.85~1.05 ≤0.40 0.06~0.10 0.18~0.25 ≤0.04 0.03~0.07

表2 T91鋼性能指標(來自T91/P91鋼管焊接工藝暫行規定)
抗拉強度(Mpa) 屈服強度(Mpa) 延伸率(%) 彎曲角(°) 衝擊韌性(J/cm2) 硬度HB
≥585 ≥415 ≥20 ≥50 ≥68 ≤250

三、設計方案
本次試驗研究,我們根據焊接材料、焊接方法、熱處理方
式、熱處理時間的不同組合方式進行了14種組合試驗見表3,焊接熱處理規範曲線見圖1。
表3 焊材、焊接方法、熱處理方式組合方案
序號 材料組合 焊接方法 焊接位置 層次 熱處理方 式 熱 處 理時間(h) 內壁保護方式
1 葯芯焊絲打底葯芯焊絲蓋面 Ws 5G 2 箱式爐 1 熔渣
2 葯芯焊絲打底實芯焊絲蓋面 Ws 5G 2 箱式爐 1 熔渣
3 葯芯焊絲打底電焊條蓋面 Ws/Ds 5G 2 箱式爐 1 熔渣
4 實芯焊絲打底實芯焊絲蓋面 Ws 5G 2 箱式爐 1 充氬
5 實芯焊絲打底電焊條蓋面 Ws/Ds 5G 2 箱式爐 1 充氬
6 葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面 Ws 2G 3 火焰 0.5 熔渣
7 葯芯焊絲打底實芯焊絲蓋面 Ws 5G 2 火焰 0.5 熔渣
8 葯芯焊絲打底實芯焊絲蓋面 Ws 2G 2 火焰 0.5 熔渣
9 葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面 Ws 5G 3 火焰 0.5 熔渣
10 葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面 Ws 5G 3 遠紅外 1 熔渣
11 葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面 Ws 5G 3 遠紅外 2 熔渣
12 葯芯焊絲打底電焊條填充、蓋面 Ws/Ds 5G 3 遠紅外 2 熔渣
13 葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面 Ws 5G 3 遠紅外 4 熔渣
14 葯芯焊絲打底實芯焊絲填充、蓋面 Ws 5G 3 遠紅外 4 熔渣

焊接熱處理規範曲線

四、焊前準備
1. 試驗所用T91鋼材、葯芯焊絲及實芯焊絲化學成分復驗。T91鋼材、葯芯焊絲及實芯焊絲化學成分復驗見表4
表4 T91鋼材、葯芯焊絲及實芯焊絲化學成分復驗
鋼材或焊材型(牌)號、規格 C Ni Si Mn P S Mo Cr V
T91φ42×6 0.08 / 0.30 0.41 0.017 0.004 1.02 8.36 0.78
TGS-9cbφ2.4 0.08 0.74 0.13 1.01 0.007 0.007 0.88 9.06 0.18
YR91Wφ2.5 0.08 0.81 0.52 0.575 0.017 0.012 1.05 9.50 0.258
註:⑴T91鋼復驗由河北省冶金研究所試驗並出具報告
⑵YR91W焊絲化學成分數據由焊絲生產單位,河北省電力試驗研究所提供。
⑶TGS-9cb焊絲化學成分生產廠家材質單提供。

2.了解藥芯焊絲力學性能:
葯芯焊絲力學性能見表5
表5 葯芯焊絲力學性能指標(760℃×2小時)
試驗項目 σs(Mpa) σb(Mpa) δ5(%)
保 證 值 ≥415 ≥585 ≥17
註:本表數據由原生產廠材質證明提供。

3.焊接操作人員:
由持證合格焊工施焊,為減少焊接過程中人為因素影響,所有試件均由一人施焊,焊接過程嚴格執行焊接規範參數,由專人進行全過程記錄。

4.電焊機及工器具:
電焊機採用性能穩定,工藝性能良好的逆變焊機,工器具合格。見表6。
表6 電焊機及工器具表
焊機型號 焊槍型號 流量計型號
IGBT-ZX7-500 QQ-85/150 L-30

5.焊接測量儀器:
焊接測量儀器經檢查合格。見表7
表7 焊接測量儀器

稱 型  號 功

焊接參數記錄儀 MHJ 記錄焊接參數
紅外測溫儀 ST80 測量予熱溫度、層間溫度

表 E7-2 手工計時
溫濕度表 JWS-A1 環境測量
6
.試件規格及坡口尺寸:

使用藥芯焊絲、實芯焊絲打底試件坡口尺寸

⑴試件坡口尺寸見
⑵試件規格:φ42×6×100
⑶試件坡口角度: 葯芯焊絲27°±0.5
實芯焊絲30°±0.5
 

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