由于P91鋼具有良好的高溫綜合性能，近十幾年來在我國大型發(fā)電站的主蒸汽管道中得到了廣泛應(yīng)用。本文闡述了P91管道的焊接特性、焊接工藝、焊接質(zhì)量檢驗、焊接質(zhì)量監(jiān)控及發(fā)展趨勢。在我國近十幾年來的許多大型火力發(fā)電站機組建設(shè)中，主蒸汽管道都普遍采用A335P91（簡稱P91鋼）鋼。該鋼是美國七十年代末八十年代初開發(fā)的新型馬氏體耐熱鋼，相當(dāng)于國產(chǎn)9Cr-1MoV鋼種，該鋼與國產(chǎn)鋼相比，以具有高溫強度高、抗氧化性能和抗蠕變性能好以及具有相對高的熱傳導(dǎo)性與低的熱膨脹率等特點，填補鐵素體鋼 (如 P22)與奧氏體鋼間的空白，使焊件具有較小的截面尺寸，有效地降低了焊件壁厚，減少了材料用量，降低了管道熱應(yīng)力，減少了熱疲勞裂紋的危險。

P91鋼的焊接特性① 由于P91是中合金鋼，它具有相當(dāng)高的冷裂傾向，在不預(yù)熱條件下焊接裂紋達100%，當(dāng)預(yù)熱200～250℃時可避免冷裂紋的產(chǎn)生。② 在焊接過程中嚴(yán)格控制焊件的層間溫度，使其保持在預(yù)熱溫度或更高的溫度是首要的任務(wù)。其次要十分注意從層間溫度冷卻至焊后熱處理開始的時間間隔。③ 對焊接輸入熱量的控制要求比較高，實踐經(jīng)驗證明，采用較小的焊條直徑、比較低的層間溫度和較小的焊接線能量，沖擊韌性可以大大提高。④ 焊接接頭在焊后狀態(tài)均為高硬度的不穩(wěn)定組織，焊后必須作相應(yīng)的熱處理。

焊接方法的選擇P91鋼有較高的淬硬傾向，對焊接冷裂紋很敏感，可采用鎢極氬弧打底和低氫型焊條填充和蓋面的焊條電弧焊焊接。

預(yù)熱方式/溫度：跟蹤電加熱/150-200℃（GTAW）、200-250℃（SMAW）。　　保護氣體：氬氣，純度≥99.99%，氬氣流量：焊槍8-12L/min，背面第一遍10-25L/min，第二遍3-8L/min。層間溫度：＜250℃（采用遠(yuǎn)紅外線測儀控溫）。后熱處理：焊后升溫至300-350℃，保溫2h。　熱處理：溫度750℃-770℃，保溫時間5min/mm，且不少于4h；焊后熱處理升降溫度小于150℃/h。　按上述工藝焊接了水平固定、垂直固定各一件的Φ273×30試件，經(jīng)檢查和檢驗，均符合規(guī)范要求。

焊接施工工藝在工藝評定合格的基礎(chǔ)上，依據(jù)工藝評定報告，及時編制了有關(guān)的焊接作業(yè)指導(dǎo)書。P91鋼焊接作業(yè)指導(dǎo)書的內(nèi)容如下：焊前準(zhǔn)備1.焊材的選擇　 焊絲ER90S-B9 　焊條E9015-B9

2.坡口加工   坡口采用機械加工，坡口應(yīng)平滑均勻，尺寸符合要求，對口前需認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)不合格者必須用磨光機等工具修磨至合格。清理坡口內(nèi)外壁兩側(cè)15～20mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等污物，直至露出金屬光澤。

3.對口  應(yīng)采用專用的對口卡具，不得強行組對，對口時應(yīng)做到內(nèi)壁齊平，如有錯口，其錯口量不超過壁厚的10%，且不大于1mm；對口前應(yīng)仔細(xì)檢查坡口處母材是否有缺陷，如有應(yīng)另行處理；點焊用的焊接材料、焊接工藝和選定的焊工技術(shù)條件應(yīng)與正式焊接時相同；小徑薄壁管點焊時，間隙為2～3mm，可在坡口內(nèi)直接點固2～3點，大口徑管點焊時，間隙為3～5 mm，點焊可采用“定位塊"固定。

焊前預(yù)熱采用電腦溫控設(shè)備，對焊口進行跟蹤預(yù)熱，熱電偶對稱布置，熱電偶與管件應(yīng)接觸良好，氬弧焊預(yù)熱溫度為150～200℃，焊條電弧焊預(yù)熱為200～250℃，預(yù)熱寬度從坡口中心每側(cè)不少于3倍的管壁厚計算。

打底層焊接采用WS-400焊機，直流正接。當(dāng)預(yù)熱溫度達到規(guī)定溫度并均勻后，大徑管由兩人對稱焊接，第一層和第二層焊縫均采用氬弧焊。打底層焊時，采用內(nèi)送絲法，要注意根部熔合良好，厚度控制在2.8～3.2mm范圍內(nèi)。為防止根部焊縫金屬氧化，應(yīng)在管子內(nèi)充氬保護。

充氬保護可參照下列要求進行：a、充氬保護范圍以坡口中心為準(zhǔn)，每側(cè)各200～300 mm處，以可溶紙或其它可溶材料，用耐高溫膠帶粘牢，做成密封氣室。

b、采用“充氣針"從坡口間隙或“探傷孔"中插入進行充氬，開始時氬氣流量背面為10～25L/min，第二遍背面為4～8 L/min，焊槍為8～12 L/min。c、用點燃的打火機或火柴放至焊縫間隙附近，當(dāng)火焰熄滅時，說明內(nèi)部空氣已排空，可進行氬弧焊打底焊接。

焊條電弧焊填充、蓋面層焊接氬弧焊完成后，將預(yù)熱溫度升至200～250℃，開始電弧焊；采用直流反接法、兩人對稱焊接。由于P91鋼焊接時，熔池鐵水粘度大，流動性差，焊接規(guī)范又小，因而容易出現(xiàn)夾渣，層間未熔合等缺陷，因此為避免大的缺陷產(chǎn)生及保證焊接接頭的綜合機械性能，必須采用多層多道、小規(guī)范進行焊接，焊層厚度盡量薄，每層焊道厚度不超過4mm；擺動焊接時，焊條擺幅不超過焊條直徑的4倍，每層焊道必須清理干凈，尤其注意清理接頭及焊道兩側(cè)，焊縫外表焊接完畢，要求焊工立即進行清理自檢，發(fā)現(xiàn)外表成形不好的馬上補焊，嚴(yán)禁在焊縫冷卻后再直接補焊。

焊后熱處理當(dāng)焊接接頭不能及時進行熱處理時，應(yīng)于焊后立即做加熱溫度為300～350℃、恒溫時間為2小時的后熱處理。焊后熱處理采用多路輸出、多點測溫，且加熱器與熱電偶一一對應(yīng)，焊口上、下溫度始終保持一致，使熱處理焊口在升、降溫速度以≤150℃/h為宜。降溫至300℃時，可不控制，冷卻至室溫。加熱溫度為750～770℃，恒溫時間為5min/mm，但最少不得少于4小時。

焊縫質(zhì)量檢驗焊縫質(zhì)量按I類焊縫的驗收標(biāo)準(zhǔn)檢驗，檢驗內(nèi)容及要求為：1.外觀，按DL/T869—2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》,I類焊縫外觀的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗收；2.無損檢驗，按JB4730對焊縫進行100%超聲波（UT）、磁粉（MT）探傷，I級合格；3.硬度，熱處理完畢后，做100%硬度測定，硬度值小于350HB；4.光譜，對焊縫金屬合金成分進行100%光譜分析復(fù)查。

焊縫返修

1.焊接接頭外觀檢查不符合標(biāo)準(zhǔn)時。輕者打磨焊補，嚴(yán)重者應(yīng)割掉重新焊接。

2. 經(jīng)無損檢驗不合格的焊接接頭，其缺陷可進行焊補，但必須在確認(rèn)缺陷已經(jīng)消除的基礎(chǔ)上，按正常焊接工藝或焊補工藝規(guī)定進行。

3 .返修焊補的焊接接頭，一般同一焊口不得超過兩次，否則應(yīng)割掉重新對口焊接。

4.返修焊補的焊接接頭，必須重新進行焊后熱處理和無損檢驗。