浅谈P91/T91钢的焊接(图)
1.机组概况
华能德州电厂三期2660MW机组工程，由山东电力咨询院负责总设计，主体设备采用分岛国际招标的方式供货。其中，锅炉岛由德国巴布科公司（D.B公司）负责设计制造；气机岛设备由美国通用电器公司（GE）负责设计制造。安装工程#2标（#6机组）由山东电建二公司承建。
该工程在主气、高过、高再等项目上广泛采用P91/T91钢，主要应用情况见下表：
2.焊接工艺评定简介
华德电厂三期#6机组P91/T91钢材质的设备由D.B公司供货，同时进行培训。施工用焊材、管材。工程要求焊接工艺评定采用ASME标准，但供货商并未提供有关评定资料；所以在工程开工之初，我公司便及时进行SA33591钢与SA213T91钢的焊接工艺评定工作。
评定时采用的P91钢焊接工艺方案内容如下：
坡口型式：双V型，对口间隙：3-5mm
焊条/焊丝牌号：E9015-B9/ER90S-B9（焊材由外方供应）
预热方式/温度：跟踪电加热/150-200℃（GTAW）、200-250℃（SMAW）
保护气体：氩气，纯度≥99.99%，氩气流量：正面8-12L/min，背面第一遍10-25Lmin，第二遍3-8Lmin
层间温度：＜300℃（采用远红外线测仪控温），后热处理：焊后升温至300-350℃，保温2h
热处理：温度750℃-770℃，保温时间5min/mm，且不少于3h；焊后热处理升降温度小于150℃/h
按上述工艺焊了垂直固定、水平固定各一件的∮219×30试件，经检查和检验，均符合要求：
3.焊接施工工艺
在工艺评定合格的基础上，及时编制了有关的焊接作业指导书。P91/T91钢焊接作业指导书的内容如下：
3.1 焊材的选择
焊丝ER90S-B9焊条E9015-B9
3.2 对口
3.2.1 对口装备应采用专用对口卡具。
3.2.2 SA335P91大径管：对口间隙3-6mm；小径管：对口间隙1-3mm
3.3 背面充氩方案
3.3.1 采用背面充氩保护工艺，以避免焊缝根部氧化。不仅第一遍打底时需要充氩保护，第二遍弧焊及第一遍电焊时，仍需充氩保护。（在施工中未发生根部氧化现象）
3.3.2 大径管充氩方法：一般情况下，可制作专用工具；无法采取专用装置时，可用耐高温应纸板配合耐温胶布等材料在焊口附近形成形成密闭气室。小径管充氩：可利用水溶纸堵塞管口两端。
3.3.3 充氩位置：①从探伤孔进行充氩。②利用对口间隙，将细长铜管或不锈钢管敲扁后通过坡口伸进焊接区域，进行充气保护。③从管道开口端，利用制作的充氩工具进行充氩。
3.4 焊接预热
3.4.1按以下温度进行焊前预热：
WS：焊接预热150-200℃，D：焊接预热200-250℃；
3.4.2 SA335P91材质大径管道：采用电脑温控设备，对焊口进行跟踪预热，热电偶对称布置，热电偶与管件应接触良好，并计量合格。SA213T91材质小径管采用火焰预热，用测温笔测量温度。
3.4.3 预热宽度：从坡口中心每侧不少于3倍的管壁厚。
3.5氩弧焊打底
3.5.1 氩弧焊打底在管道预热到规定温度并加热均匀后进行；打底采用直流正接法、两人对称焊接。（SA213T91材质小径管采用全氩工艺）
3.5.2 SA335P91材质大径管道：打底焊采用内填丝法。SA213T91材质小径管：打底焊采用外填丝法。
3.5.3 氩弧焊打底时采用高频引弧、衰减收弧；氩弧焊电流80-110A；氩弧焊打底时，焊接速度不宜太快，焊层厚度不少于3mm。
3.5.4 氩气流量。正面：8-12Lmin;T91背面：8-12/min;P91背面：第一遍打底时流量10-25L/min,第二遍氩弧焊时流量3-8L/min.
3.5.5 氩弧焊打底应焊两遍，目的是防止电焊击穿打底层，造成根部氧化。
3.6电弧焊
3.6.1 打底完成后，将预热温度升至200-250℃，可以开始电弧焊；采用直流反接法、两人对称焊接。
3.6.2 第一、二层电弧焊，采用∮3.2mm焊条，电流90-130A；在保证熔化良好的前提下，尽量减小焊接电流，严防烧穿氩弧焊打底焊缝。
3.6.3 中间层采用∮4.0mm焊条，电流110-150A；各层接头应互相错开，焊工要加强层间清理，严防焊缝夹渣。
3.6.4 采用多层多道焊，各焊道的单层厚度约4mm，单焊道的摆动宽度≤4倍焊条直径。
3.6.5 由于E9015-B9焊条脱渣性能较差，每层焊道须清理干净，尤其注意清理接头及焊道两侧。
3.6.6 厚度≥70mm的管道，焊接至25-30mm时，停止焊接，进行350℃、2h的脱氢处理；脱氢完毕后进行探伤，探伤合格后方可再次焊接。
3.7焊后热处理
3.7.1 焊接完毕后，SA335P91大径管应先进行后热处理，即将焊缝加热至300-350℃，保温2小时；SA213T91小径管应及时进行焊后热处理。
3.7.2 焊后热处理规范：
钢号 恒温温度℃ 恒温时间
SA335P91大径管 750-7705min/mm且≥3h
SA213T91小径管 740-7605min/mm≥1/2h（按外方提供时间，经工艺评定合格）
SA335P91大径管 升降温速度≯250×25/δ且＜150℃/h；SA213T91小径管：升降温度＜300℃/h;温度降至300℃以下可不控制。
3.8 P91/T91钢焊接注意事项
3.8.1 坡口加工、对口
P91/T91钢的坡口加工应采用机械方法，并应保证坡口的钝边厚度小于2mm（小径管不宜超过1mm）；管道对口应采用专用对口夹具。
3.8.2 层间温度
应严格控制焊接时的层间温度，P91钢层间温度宜＜300℃，T91钢层间温度宜＜350℃。
3.8.3 根层焊接、层间清理及焊接检查
根层焊接：需注意管道内部氩气充满且稳定后方可进行根层焊接，以防止根层氧化；注意打底质量，两人对接焊时要相互帮助检查。层间清理和检查：注意层间清理检查，上层检查合格后及时进行次层焊接；焊接时注意两侧坡口及根部要熔合良好，避免未熔合缺陷的产生；注意接头收弧质量，在熔池边缘处收弧，收弧时注意填加铁水并要保证弧坑饱满，以避免弧坑裂纹的产生；要注意接头的打磨。热处理后，应对P91/T91钢焊接接头收弧处进行检查；由于采用了电流的衰减性能以及注意接头的打磨，故本工程有效避免了表面弧坑裂纹现象。
3.8.4 焊接及热处理时，要防止停电；可采用备用电机（电源），以防止出现焊口冷裂现象。
3.8.5 环境条件：P91/T91钢焊接施工时，环境温度应≥5℃；否则应采取措施，来保证焊接场所的环境温度；施工时，需做好防风、防雨。
4.施工过程控制
4.1 人员培训及持证
4.1.1 人员取证
所有施焊焊工在上岗前，首先进行国内P91/T91钢证件的取证培训；国内P91/T91取证培训合格并办理证件后，进行由D.B外专、监理、电厂监督管理的ASME标准的取证培训。
4.1.2 焊前练习
焊工取证培训合格后进行焊前练习。根据施工现场实际位置，对有些项目专门制作了符合实际情况的焊前模拟架子，来进行针对性的焊前练习；为激励焊工互相学习、共同提高，工地制作了焊件精品台，作为训练的样板。焊前练习培训合格后方可上岗。
4.1.3 人员“持证”上岗
为便于工程管理，施工时，焊工配带“合格焊工上岗证”。“合格焊工上岗证”在内容上具体标明焊工简况和合格项目，无论是本公司焊接专业的管理人员，还是甲方代表、监理和外专，都能一目了然地了解焊工可上岗的实际合格项目。真正做到了合格焊工“持证上岗”的要求。
4.1.4 人员管理
首先是选择有责任心、操作技艺熟练的焊工进行取证培训，其次是在培训过程中加强对焊工的质量意识教育；再是在施工过程中，严格工艺纪律的执行，做到奖优罚劣。
4.2 焊材管理
在焊材管理方面，针对外供焊材包装差、海运时间长等不利因素，制定了具有针对性的《焊材管理办法》、《焊材管理补充规定》；并结合现场施工实际，把焊材的烘烤，保温筒的使用和现场焊材的使用列为焊接管理的薄弱环节，进行强化和强制性管理；对焊材的管理，工地每月进行一次全面检查。
4.3 对口把关
为了协调安装班组与焊接班组在管道对口时的工作关系，确保对口质量，工地制定了《管道（排）焊前检查验收程序》；保证了只有在安装和焊接质检人员均对口验收合格后方可进行焊接。
4.4开工检查和过程监控
4.4.1 开工检查
项目开工前，由电厂、监理、公司质量部门共同对施工处的人员持证、机器具、焊材、工艺、施工环境等方面进行全面检查，检查合格后方可开焊。
4.4.2 过程监控
在工程施工的全过程，公司、施工处焊接技术、质量管理人员对焊接技术、质量、焊材、设备、人员、施工环境等各个方面，进行全方位的监督和指导；对出现的问题及时提出，责成有关单位限期处理或整改。并按照质保程序的要求对受监焊口的焊接进行过程确认，在施焊P91/T91钢项目的第一个焊口时邀请监理旁站，这样保证了受监焊口的内、外部焊接质量。
4.5 精品挂牌
为全面提高工程的焊接质量，本工程实行了焊接精品流动挂牌制度，对评出的精品焊口和项目进行奖励，使广大焊工形成了良好的攀比气氛，提高了华德工程的焊接工艺水平和内部质量。
4.6 焊接验收
本工程实行对焊接项目分段验收的方式。即在焊工（班组）、施工处、公司及时三级检查、验收的基础上，对施工项目按单道或若干阶段定期报验监理、电厂质检站进行四至五级验收。
5、结论
通过使用合适的焊接工艺，以及严格的技术、质量管理，更由于监理、电厂的严格监督和指导，华德电厂#6机组P91/T91钢的焊接取得了优异成绩；SA335P91大径管无损探伤一次合格率为100%，SA213T91小径管无损探伤一次合格率98.89%，所有P91/T91钢焊接项目分项工程综合验收均为优良。同时，我们也深感由于施工经验和所掌握的知识、理论有限，我们对P91/T91钢焊接的理解仍停留在较浅层次，所制订工艺仍有待完善；我们真诚渴望能得到各位专家们的指导和帮助，热切希望能与全国同行们进行交流并得到帮助。
