厚壁P92钢管道焊接热处理工艺试验研究

1 000 MW超超临界火力发电机组主蒸汽厚壁P92钢管道焊接热处理是火电建设工程中技术难度较高的一类问题,尤其是壁厚>100 mm的P92钢管道焊接热处理。文中结合某1 000 MW超超临界二次再热火电机组118 mm壁厚的主蒸汽P92钢管道的焊接热处理,焊接热处理过程中严格执行焊接工艺,并采用中频感应加热的方法对试样管进行了焊后热处理,热处理后焊接接头的硬度值、金相组织、力学性能数据完全满足P92钢的性能要求。该厚壁P92钢管道焊接热处理工艺方案可为后续同类型部件的焊接热处理提供借鉴。     

电站施工现场SA-335P92大径厚壁管焊缝热处理质量控制

本文结合电站热处理施工特点和现场实际情况,从焊前预热、焊接过程保温、焊件后热、焊后热处理过程、热处理检验几个方面阐述了现场P92大径厚壁管焊缝热处理的质量控制。     

P92钢中频弯管工艺试验

P92钢中频弯管工艺的核心是弯前管子壁厚测量、弯曲方向确定,弯制温度为980-1020℃,弯管推制速度控制在8-20 mm/m in,弯后进行1040-1080℃正火＋750-780℃回火处理。经检测表明,按规定工艺弯制的P92钢管力学性能、显微组织均达到了使用性能要求。     

P92钢埋弧焊焊接工艺

华能营口电厂33#机组是国内首台600 MW超超临界机组,主蒸汽管采用SA335P92钢,是国内新引进的电站用钢.本文通过对3#机组P92钢管道的工厂化施工,介绍了P92钢的特点、埋弧焊焊接工艺及焊接过程中的控制要点.     

焊后热处理对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜和力学性能测试等方法,研究了电阻履带式和中频感应两种不同的焊后热处理方法对P92钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:中频感应处理下的焊缝组织较为细小,马氏体板条界面变得更加模糊;焊接接头各层母材、热影响区及焊缝硬度值分布均匀,内、中和外层的硬度差值较小;焊缝及热影响区冲击吸收能量沿壁厚方向分布较为均匀,且均高于P92母材标准要求值。因而,中频感应加热法不仅可以很好地改善焊缝组织,而且在壁厚方向上,可以使焊缝韧性等力学性能更加均匀。      

管内空气流动对大口径厚壁P92管道局部焊后热处理温度场的影响

使用Ansys CFX软件建立了P92管道与管内空气的共轭传热模型,并进行了试验验证.使用该模型计算了不同管内空气流速时,局部焊后热处理的温度场分布.结果表明,管内空气流动对恒温后管道外壁温度影响较小,但会显著降低内壁温度,并增加内、外壁的轴向温度梯度.随着管内空气流速的增加,焊缝中心内外壁温差和轴向温度梯度近似线性增加,空气流速每增加1 m/s,内外壁温差将增大约5.0℃,内、外壁轴向温度梯度分别增加约0.03和0.02.对热处理温度要求很高的P92管道,局部焊后热处理时应限制管道内空气流动,或在选取热处理参数时考虑空气流速的影响.     

焊后热处理对P92钢焊缝冲击性能的影响

对P92钢焊后热处理试样的焊缝冲击性能进行研究。P92钢焊接接头断面硬度分析结果表明,厚壁P92钢管道现场焊后热处理时,形成了外层温度高、内层温度低的温度梯度,导致试件焊缝外层冲击吸收能量平均值比内层的高。焊缝冲击试样经过二次高温回火（770℃×2 h）后,内外层冲击吸收能量差别基本消失,同时平均值有所提高。结果表明,P92钢焊接接头壁厚上的温度梯度对P92钢焊缝冲击性能有重要影响。     

不同热处理方式对P92钢焊接接头组织和力学性能的影响

对P92钢焊接接头采用正火+高温回火、一次高温回火、二次高温回火和三次高温回火四种不同的热处理方式进行处理。对接头进行室温拉伸、高温短时拉伸、焊缝冲击、截面硬度及金相测试。对比发现,正火+高温回火热处理使得接头的组织、性能最为均匀,接头得到较好的综合性能;随着高温回火热处理次数的增加,接头的塑性及韧性逐步提升,但接头的强度基本没有变化,熔合线及焊缝组织晶界逐渐清晰。     

焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力场的影响

采用红外热成像仪测量了P92钢管道在焊接过程中的温度场分布,由此获得P92钢焊接过程的温度循环曲线;采用有限元方法模拟了P92钢管道多层多道焊的整个焊接过程,获得焊接温度场分布,与P92钢焊接温度场实测结果吻合良好,验证了模拟计算的准确性;采用间接法,利用温度场结果计算了P92钢管道环焊缝焊接形成的残余应力场,并重点分析了焊后热处理前后的焊接残余应力变化情况.结果表明,焊后热处理对P92钢管道焊接残余应力具有明显的消除作用,但不能完全消除,焊缝中依然存在较大的拉伸残余应力.     

大口径厚壁P92管道不同形式现场热处理的比较及讨论

P92钢以其出色的性能现已被广泛应用于国内众多百万千瓦机组之中,而P92钢焊缝热处理过程中的内外壁温差问题一直是影响P92钢焊缝内壁冲击韧性的主要原因。目前施工现场热处理的方式主要依赖柔性陶瓷加热或者较先进的电磁感应加热两种,但任何一种单一热处理方式都不能完全满足现场的施工需要。本文就P92钢现场热处理施工试探寻不同的热处理方式或其组各种合形式的技术特点,以及这些方式所适用的范围。     

P92钢焊接接头蠕变本构关系

通过热处理方法模拟焊接热循环,在 3.53 K/s 的升温速度下制备 P92 钢焊接热影响区各微区的模拟组织试样,通过单轴蠕变试验获得 923K 下 P92 钢熔敷金属、热影响区各微区和母材组织不同应力水平下的单轴蠕变数据,用最小二乘法拟合得到 P92钢焊接接头各区域组织在稳态蠕变条件下的蠕变本构方程.结果表明,相比焊接接头其它微区组织,试验应力较低时,细晶区的蠕变应变率最大,因此在低应力下细晶区容易发生蠕变开裂;随着应力水平的增加,焊接接头和母材蠕变速率逐渐超过细晶区,蠕变断裂易发生在焊缝或母材上.

Abstract：

The welding heat thermal cycle was simulated through the heat treating method, and the simulated microstructures of the coarse grain heat-affected zone (CGHAZ), fine grain heat-affected zone (FGHAZ) and intercritical heat-affected zone (ICHAZ)of P92 steel were prepared by using a furnace at 3.53 K/s of heating rate. The uniaxial creep data of the base metal, deposited metal and simulated CGHAZ, FGHAZ and ICHAZ specimens were obtained through the creep tests under the temperature of 923 K, and the creep constitutive equations of each material were obtained too. The result shows that the creep strain rate of FGHAZ is higher than the other zones of the welded joint under the low stress. So the creep rupture is easy to occur in te FGHAZ. In addition, the creep properties are obviously different among the CGHAZ, FGHAZ and ICHAZ, which indicate the HAZ has the obvious material heterogeneity.     

P91大径钢管焊缝热处理质量控制

对2×350 MW超临界火力发电机组的P91大径钢管焊缝进行热处理。采取分4区控温,合理选择测温点、均匀布置发热体,有效解决了大径管焊缝热处理过程中上下温差大、热处理质量较难控制的难题,焊缝区热处理后的硬度平均值为205~230 HB,显微组织为典型的回火马氏体组织,满足了设计要求。     

USC机组耐热钢P92焊接接头力学性能

通过冲击试验和硬度试验并结合扫描电镜观察,研究热处理前后P92钢焊接接头的韧性和硬度变化,结果表明:P92钢焊态接头韧性较差、硬度较高,经过焊后热处理后焊接接头的冲击韧性明显提高、硬度显著下降。焊后热处理能够明显改善P92钢焊接接头的性能,而较大的焊接热输入是导致P92钢焊接接头性能差的主要原因。     

热处理对国外P92钢显微组织及晶粒度的影响

对国外P92钢进行不同温度(1040、1060、1080 ℃)淬火和1060 ℃淬火+不同温度(740、760、780 ℃)、不同时间(1、3、5、7 h)的回火热处理,研究热处理参数对其显微组织、晶粒度及硬度的影响。结果表明,经淬火后P92钢组织为板条状马氏体+残留奥氏体,随淬火温度的升高,马氏体组织板条逐渐变粗大,平均晶粒度由9级增大至7级。P92钢经1060 ℃淬火后,随着回火温度的升高和回火时间的延长,P92钢硬度逐渐降低,回火马氏体板条逐渐合并并向回火索氏体过渡,且回火过程中碳化物在晶界和晶内析出并不断长大。     

基于里氏硬度测量的P92钢及焊缝布氏硬度的计算

为了解决电厂实际硬度测量不准而导致的不适当的修理和更换的问题,采用不同的热处理条件和回火条件分别模拟母材和焊缝的不同硬度状态,并利用一系列硬度对比试验得到P92钢母材和焊缝的里氏硬度和布氏硬度正确的转换关系. 结果表明,P92钢母材和焊缝的直读布氏硬度值均比真实布氏硬度值要低,利用文中得到的正确的硬度转换关系,能准确的检测出P92钢母材和焊缝服役过程中的布氏硬度.     

小直径SA-335P92钢管细丝埋弧焊工艺及性能

分析小直径SA-335P92钢管焊接工艺方案,阐述目前焊接工艺中存在的问题,提出一种新组合焊接工艺——手工氩弧焊+细丝埋弧焊用于小直径SA-335P92钢管的焊接。以SA-335P92钢管为试验材料进行新焊接工艺试验,并对焊接接头进行力学性能试验和宏观、微观组织分析。结果表明,焊接接头的抗拉强度、冲击、硬度等性能均能满足SA-335P92母材的要求,焊缝和热影响区的微观组织与SA-335P92母材的组织同为回火马氏体。