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首页 > 服务项目 > 焊接工艺评定 > SA335-P91焊接及热处理工艺压力容器资质：SA335-P91焊接及热处理工艺
一、概述
SA335－P91钢合金含量为wCr=9%，wMo=1%, wV=0.2%, wNb=0.08%, wN=0.05%，属于马氏体耐热钢，金相微观组织为低碳回火马氏体。由于采取了微合金控扎技术等细化晶粒措施，使其成为细晶钢，所以既有助于提高钢材的冲击韧度，也极有利于提高钢材的高温蠕变强度。
SA335－P91为马氏体细晶钢，使得P91钢焊接的主要问题不同于其他低合金耐热钢，焊接接头的薄弱环节不在熔合区，而在焊缝金属，主要表现为焊缝金属韧性下降，焊缝硬度高。
二、工艺原理
（1）由于SA335－P91钢为细晶钢，如果焊接过程层间温度过高就会增大t8/5，使其晶粒长大，失去钢材原有的强度和韧性，而现场焊接不可能对其正火处理，因此焊接过程中必须严格控制层间温度，防止晶粒长大。
（2）热处理的加热宽度、恒温温度、恒温时间、保温宽度、保温厚度是影响焊缝韧性的主要因素，适当增大加热宽度、保温宽度、保温厚度、延长恒温时间都有助于增加马氏体组织的回火程度，提高焊缝韧性。
三、焊接工艺
（1）打底焊采用双层氩弧焊，其他层为多层多道焊工艺，选φ3.2mm的焊条，并且单层厚度≤3mm，在焊接过程中要很好地掌握焊接电流和焊接速度的关系，通过提高焊接速度，减少焊道厚度，采用宽摆快速薄层焊的操作手法。
（2）焊接时由技术人员用远红外测温枪测量每层焊缝的层间温度（层间温度为熔池之前10~20mm处的温度，用最高值表示），层间温度严格控制在300℃以下。当远红外测温枪显示温度超过300℃时，立即停止焊接，待温度降到230℃时再继续施焊。
每层焊接完成后，技术人员用游标卡尺测量焊道增厚，最大增厚处≤3mm，严禁在坡口与焊道之间形成角焊缝。
四、焊接注意事项
根据焊条特性选择焊接电流大小，对于药皮过渡的焊条，采用较小的电流就可熔化焊条，可减小热输入，缺点是药皮中的钨熔点高，容易造成焊缝夹钨。总之，无论采用哪种焊条都必须保证铁液流动性，熔池清晰，特别是坡口根部要保证熔合良好，在此基础上，尽量采用小规范作业。
五、热处理工艺
焊后热处理采用型号为DKPC－12360－12的热处理机，履带式陶瓷电阻器加热，热电偶绑扎固定。采用K型铠装热电偶，并与其匹配的补偿导线和自动温度记录仪，使用硅酸铝保温棉。
（1）焊前预热及层间温度控制，预热采用电加热，4支热电偶控温，控温点为3点、6点、9点、12点。热电偶端部距焊缝坡口边缘20mm（见图1），预热温度为150℃，达到温度时恒温0.5h再开始打底焊接，以保持温度均衡，改善母材的焊接性。焊条电弧焊时，温度升至230℃，超温报警设置为260℃，层间温度要求200~300℃，由热处理工监控，发现温度偏低立即进行加温，如果偏高，应立即停焊，待恢复至230℃时再继续施焊，在整个施焊过程中采用热处理机跟踪控制层间温度。.png)
（2）焊后热处理第一，热处理时热电偶要保证与焊缝接触良好，热电偶热端一般放在靠坡口边缘的第一道焊缝上，一定要用20＃铁丝捆扎牢固，防止恒温时热膨胀造成热电偶松动，如图2、图3所示。
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第二，加热器安装时，应将焊件表面焊瘤、焊渣、飞溅清理干净，使加热器与焊件表面贴紧。加热器安装完毕后再用20＃铁丝绑扎，防止高温时加热片膨胀（见图4）。
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第三，增加热处理保温厚度和宽度，保温厚度为100mm，如图5所示。
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第四，对于弯头、三通或位置靠近阀门和缸体的焊缝，除用履带式加热器外，还应当用绳状加热器辅助加热。用绳状加热器缠绕在加热片与工件不能良好接触的位置，如图6所示。
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第五，P91管道热处理参数如附表所示。合理增加恒温时间、加热宽度等，有利于增加焊缝韧性，但是焊缝硬度的降低不能过分依赖于恒温时间和加热宽度的增大，否则会造成母材软化，而应在控温精确和包口方法上寻找解决办法。
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第六，热处理工艺：焊后温度先降到110℃恒温60min，以便使马氏体充分转变，然后再升温热处理。焊后热处理全部采用“远红外”电加热，热处理工艺如图7所示。
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六、热处理注意事项
（1）预热时热电偶距坡口边缘20mm，当温度升至预热温度时，恒温30min再开始焊接，焊接时严格控制层间温度。由于热处理机测温一般延迟30℃左右，所以将超温报警设置为260℃，超温时立刻停止焊接，待温度降到230℃时再开始焊接。
（2）测温准确与否是热处理效果好坏最关键的因素，热电偶和温度记录仪使用前必须经过有资质的单位校验，并且对热电偶使用时间进行记录，使用超过200h校验一次。由于层间温度为200~300℃，所以热电偶校验点为200℃、400℃、600℃、800℃。
（3）补偿导线与热电偶连接时极性一定要正确。补偿导线与热电偶的两个接头，以及与热处理机的两个接头应分别处于相同的环境温度，否则容易造成测温不准。补偿导线与热电偶丝连接必须采用接线座连接可靠，不得将两根导线直接拧接在一起，这样线阻将会消耗电势差，容易造成超温。
SA335－P91钢合金含量为wCr=9%，wMo=1%, wV=0.2%, wNb=0.08%, wN=0.05%，属于马氏体耐热钢，金相微观组织为低碳回火马氏体。由于采取了微合金控扎技术等细化晶粒措施，使其成为细晶钢，所以既有助于提高钢材的冲击韧度，也极有利于提高钢材的高温蠕变强度。
SA335－P91为马氏体细晶钢，使得P91钢焊接的主要问题不同于其他低合金耐热钢，焊接接头的薄弱环节不在熔合区，而在焊缝金属，主要表现为焊缝金属韧性下降，焊缝硬度高。
二、工艺原理
（1）由于SA335－P91钢为细晶钢，如果焊接过程层间温度过高就会增大t8/5，使其晶粒长大，失去钢材原有的强度和韧性，而现场焊接不可能对其正火处理，因此焊接过程中必须严格控制层间温度，防止晶粒长大。
（2）热处理的加热宽度、恒温温度、恒温时间、保温宽度、保温厚度是影响焊缝韧性的主要因素，适当增大加热宽度、保温宽度、保温厚度、延长恒温时间都有助于增加马氏体组织的回火程度，提高焊缝韧性。
三、焊接工艺
（1）打底焊采用双层氩弧焊，其他层为多层多道焊工艺，选φ3.2mm的焊条，并且单层厚度≤3mm，在焊接过程中要很好地掌握焊接电流和焊接速度的关系，通过提高焊接速度，减少焊道厚度，采用宽摆快速薄层焊的操作手法。
（2）焊接时由技术人员用远红外测温枪测量每层焊缝的层间温度（层间温度为熔池之前10~20mm处的温度，用最高值表示），层间温度严格控制在300℃以下。当远红外测温枪显示温度超过300℃时，立即停止焊接，待温度降到230℃时再继续施焊。
每层焊接完成后，技术人员用游标卡尺测量焊道增厚，最大增厚处≤3mm，严禁在坡口与焊道之间形成角焊缝。
四、焊接注意事项
根据焊条特性选择焊接电流大小，对于药皮过渡的焊条，采用较小的电流就可熔化焊条，可减小热输入，缺点是药皮中的钨熔点高，容易造成焊缝夹钨。总之，无论采用哪种焊条都必须保证铁液流动性，熔池清晰，特别是坡口根部要保证熔合良好，在此基础上，尽量采用小规范作业。
五、热处理工艺
焊后热处理采用型号为DKPC－12360－12的热处理机，履带式陶瓷电阻器加热，热电偶绑扎固定。采用K型铠装热电偶，并与其匹配的补偿导线和自动温度记录仪，使用硅酸铝保温棉。
（1）焊前预热及层间温度控制，预热采用电加热，4支热电偶控温，控温点为3点、6点、9点、12点。热电偶端部距焊缝坡口边缘20mm（见图1），预热温度为150℃，达到温度时恒温0.5h再开始打底焊接，以保持温度均衡，改善母材的焊接性。焊条电弧焊时，温度升至230℃，超温报警设置为260℃，层间温度要求200~300℃，由热处理工监控，发现温度偏低立即进行加温，如果偏高，应立即停焊，待恢复至230℃时再继续施焊，在整个施焊过程中采用热处理机跟踪控制层间温度。
（1）预热时热电偶距坡口边缘20mm，当温度升至预热温度时，恒温30min再开始焊接，焊接时严格控制层间温度。由于热处理机测温一般延迟30℃左右，所以将超温报警设置为260℃，超温时立刻停止焊接，待温度降到230℃时再开始焊接。
（2）测温准确与否是热处理效果好坏最关键的因素，热电偶和温度记录仪使用前必须经过有资质的单位校验，并且对热电偶使用时间进行记录，使用超过200h校验一次。由于层间温度为200~300℃，所以热电偶校验点为200℃、400℃、600℃、800℃。
（3）补偿导线与热电偶连接时极性一定要正确。补偿导线与热电偶的两个接头，以及与热处理机的两个接头应分别处于相同的环境温度，否则容易造成测温不准。补偿导线与热电偶丝连接必须采用接线座连接可靠，不得将两根导线直接拧接在一起，这样线阻将会消耗电势差，容易造成超温。
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