T91材质小口径厚壁管道氩电联焊焊接工艺及操作技术
摘 要：本文针对某电厂600MW超超临界#6机组高温高压部件T91材质焊口，材质规格大多在8～16mm之间，为满足现场焊接及进度需求，结合现场焊口数量多且焊工操作难度大的实际情况，对现场氩电联焊焊接时存在的问题、焊工培训及焊接操作等方面做了详细的论述，形成了一整套现场高合金材质小口径厚壁管道氩弧焊打底电焊填充及盖面的焊接工艺及操作技术规范，对现场焊接实际操作具有很好的指导作用。
中图分类号：TG457.6 文献标识码：A 文章编号：1004—7344（2018）29—0058—02。
1 概 况。
某电厂三期扩建工程为湖南省内600MW超超临界机组工程，其分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、末级再热器等部件均采用T91材质，管径和壁厚分别在45～70mm和8～16mm之间，焊口数量多达4500个，其材质高、焊口数量多、工期紧、焊接位置困难、操作难度大，给焊接专业提高了很大的难度。因此，相比T91小口径管的全氩弧焊，针对T91小口径厚壁管道采用氩电联焊操作技术在提高效率、保证进度、缓解焊工短缺压力、节约成本和保证质量上都能起到重要的作用。
2 焊接性分析。
T91鋼在美国机械工程师学会（ASME）标准中代表锅炉小口径管，属于马氏体耐热钢，是在9Cr1Mo钢的基础上通过添加V、Nb等微量元素形成的，它具有良好的冲击性能和高温强度，且有较低的热膨胀系数和良好的导热性，抗拉强度和屈服强度较高，该钢具有较大的冷裂倾向，焊接时可能产生冷裂纹和热裂纹。
由于在本机组中分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器及末级再热器等部件大多采用了T91小口径厚壁管道，焊口数量多，且T91材质焊接性能差，焊接工艺要求严格，施工工期紧，在焊接过程中，主要问题为如下所述：
（1）近年来，由于锅炉受热面焊口普遍采用全氩弧焊接工艺，电焊填充及电焊盖面的焊口比例下降，大约只占5%左右，尤其是T91材质几乎不采用，而随着600MW级超超临界机组高温高压部件中T91材质焊口数量越来越多壁厚越来越厚且工期越来越紧的现状，焊工对于小口径厚壁管道电焊操作技能水平已不能满足现场质量与进度需求。
（2）后屏过热器、末级过热器等部件管排均为整片管排，因此实际焊接位置处不能进行整体充氩，背面氩气保护不好容易产生缺陷，给质量及进度保证增加了很大的困难。
（3）由于管排与管排之间间距小，且管排上单根管子与管子之间间距约只有8～12mm，因此给电焊焊接操作增大了难度，同时在死角位置容易出现不可避免的缺陷。
4 现场实施措施。
针对目前我公司焊工资源的不足，我们从平时焊口一次合格率高的焊工中抽出一部分进行专项训练，并指派焊接高级技师在现场进行操作指导，在内及在外表质量符合规程要求后安排到培训中心进行考试取证，然后进行上岗。
4.2 自做充氩装置，保证充氩效果，确保根部打底质量。
针对现场焊口实际位置不能整体充氩的情况，我们先将焊口上下内壁各约100mm位置用可溶性纸进行封堵，再把自做专用的充氩装置（将铜管切成短节约50～60mm，短节前端砸平，在扁平处上面打密致的小孔，将另一端插入氩气皮管内）插入焊口对口间隙中进行充氩，待充氩效果良好后，再进行打底焊接，为防止用此种充氩方法在打底收口时氩气保护的不足，我们在打底焊收口拔出铜管前先将氩气开大，以保证焊口收口焊接时有充足的氩气保护。通过此方法，我们解决了在根部打底时易出现的焊接缺陷，特别是在打底收口时出现“肚脐装”的凹坑缺陷问题，保证了焊口根部打底质量。
由于管排间距小，单根管子之间间距只有8～10mm，给电焊操作增加了很大的难度，同时在死角位置也容易出现焊接缺陷，针对此情况，我们合理安排施焊顺序，先焊间距比较宽的，再焊间距小的，且在间距小的管子与管子之间在保证不伤害母材的前提下插入圆钢适当增大管子之间间距，待焊口焊完后再将圆钢去除。同时对于电焊填充及盖面层，我们全部采用直径？准2.5的焊条，严格规定其焊接工艺参数，确保电焊层的焊接质量，盖面层要求至少保证三道以上。
T91小口径厚壁管道氩电联焊焊接方法为我公司首次大面积在现场锅炉受热面安装过程中使用，其焊接操作水平还没有达到成熟阶段，因此为保证焊接质量，在施焊过程中应该注意以下操作技术要求。
（2）打底时坡口内侧焊道的厚度尽量要薄，但保证根部尽可能突出以利于接头良好，焊接时钨极与熔池应保持1～1.5mm，熔池边缘距离熔化焊道两边坡口钝边1.5～2mm。
（3）打底焊接需保证焊口背面氩气保护充足，特别是在打底收口焊接前应将氩气流量开至最大，再迅速将铜管取出收口，确保焊口内壁氩气保护良好，防止在收口时产生凹坑缺陷。
（4）打底层焊接完毕后，进行一层两道氩弧焊的填充，以防止在电焊填充时产生击穿现象。
（5）电焊层焊接时应严格控制焊接工艺参数，采用适当的电流快速焊接，层间温度控制在200～300℃以内。
（6）在采用多层多道焊接时，层间接头应相互错开，且每层每道焊缝的厚度应小于3mm，水平固定焊接时焊条摆幅的宽度小于焊条直径的4倍，以此减少对焊缝的热输入。
（7）施焊时每层焊接完毕后，使用钢丝刷或磨光机清理焊缝表面的焊渣及氧化物，检查焊缝表面无缺陷后方可进行次层焊接。
（8）焊缝盖面层焊接应不少于三道，每层焊道之间圆滑过渡，焊接完毕后仔细检查焊缝表面，确认无表面缺陷后方可交热处理。
6 T91小径厚壁管焊口采用全氩与氩电联焊工艺应用特点比较。
虽然采用氩电联焊方法在焊接操作上难度要比全氩焊大，但是在提高效率、节约成本、质量保证上能起到很好的效果。表1为两种工艺特点比较。
7 结 论。
（1）随着T91焊口数量在锅炉高温高压部件中增多以及壁厚越来越厚的趋势，在超超临界机组锅炉安装阶段，采用氩电联焊焊接工艺是毋容置疑的选择，很有必要。
（2）现场通过专项练习培训，可以解决目前能胜任T91小口径厚壁焊口氩电联焊操作技术水平焊工资源的不足。
（3）现场T91小口径厚壁焊口氩电联焊操作中，只有深刻领会焊接操作技术要点，方可保证焊口的焊接质量。
（4）相比T91小口径管的全氩弧焊，针对T91小口径厚壁管道采用氩电联焊操作技术在提高效率、保证进度、缓解焊工短缺压力、节约成本能达到不错的效果。
参考文献。
[1]《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869—2012）.
[2]《焊工技术考核规程》（DL/T679—2012）.
收稿日期：2018—8—13。
作者简介：董铁山（1966—），男，工程师，本科，主要从事电力建设工作。