提高SA335-P91主蒸汽管焊缝质量
时间：2025-07-07
提高SA335-P91主蒸汽管焊缝质量
提高SA335-P91主蒸汽管焊缝质量
蔡连元 李慧中 马晓东 张成
（兰州西固热电有限责任公司 兰州市 730060）
摘要 本文通过兰西公司9号机大修焊口返修，论述了通过合理的焊接工艺得
到无裂纹、硬度合适，组织细小的板条状马氏体。
关键词 9号机 焊接工艺 板条状马氏体
1．任务来源
兰西公司两台双抽汽轮机组发电机锅炉系俄罗斯产品，蒸汽参数：P=13.7MP
T= 560℃ ，西北电力设计院设计时选用法国瓦鲁瑞克公司生产的SA335-P91
钢管，设计规格：φ323.9× 28.6mm 。为了便于热力系统灵活运做，采用切
换母管制。即#9机组大修设备是#9机、#11炉、#12炉。
由于我公司主蒸汽管采用P91钢管时间是95年，当时国内对其焊接性能了
解较少，焊接接头中存在许多焊缝缺陷，留下了安全隐患。兰西公司机组运行5
年多来，主蒸汽管道焊口发现有大量的宏观裂纹和微观裂纹，这些裂纹还在继续
延伸。因此2002年我们从锅炉#11炉、#12炉割除R129、R131两只安装焊口，
委托西安热工研究院对焊缝做一些必要的材料性能实验工作，并对焊口进行安全
性评价。
西安热工研究院在2003年对《甘肃兰西热电有限责任公司#9机组主蒸汽管
道焊缝超标缺陷的安全性评价技术总结报告》建议：
a.对#9机组主蒸汽管道焊缝进行100%的硬度检测，主要检测焊缝部位的硬度，
以硬度HB≥250为判据筛远出脆性焊缝和韧性焊缝。当发现有裂纹时，应予处理。 b.对#9机组主蒸汽管道焊缝进行100%的无损探伤，对不容许存在的缺陷，则
予以处理。
我们对#9机组所有焊口进行普查，根据《焊缝超标缺陷的失稳断裂》评定
方法查出共22个焊口为不允许继续使用焊口。
1.1调查结果：
22个焊口100%有裂纹
焊口硬度HB≥250的百分比100%。全部是脆性焊口。
1．2 结论：
兰西主蒸汽管存在安全隐患，必须返修以提高焊缝质量。
1．3目标设定：
根据《焊缝超标缺陷的失稳断裂》评定方法和《电力建设施工及验收技术规
范管道接头超声波检验篇T5048-95》目标设定：
a.裂纹率：0％
b.硬度HB〈250。
2材料分析
2．1 SA335-P91材料的化学成分与机械性能
SA335-P91钢是一种改良型的9Cr-IMo马氏体钢种加入V、Nb等合金元素，
具有良好的抗高温氧化和抗蠕变性能，AC1为830 -850℃ ,AC3900－ 940℃ ，
Ms为 370℃ ，Mf为 220℃ 。在550一 650℃ 的许用应力明显高于
10CrMo910,TP304,X20CrMoV121钢; SA335-P91钢化学成分及常温力学性能列人
表1、1、表1、2
表1、1SA335-P91材料的化学成分
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3．1 SA335-P91钢材是八十年代在国外研制成功并且开始在亚临界机组和超临
界机组主蒸汽管使用。九十年代才进入我国，我公司1995年引进P91做主蒸汽
管。这种钢材是金属材料界中的一场革命，各项技术指标相当高，近几年在我国
开始广泛使用，唯一不足是我国还没有过硬的焊接工艺。人们对这种材料认识不
足或有错误的认识。焊接人员对P91钢理论知识匮乏，还停留在Cr-Mo（铬-钼）
珠光体耐热钢系列基础上。实际操作水平也在此系列上即运条方式一直采用多层
单道焊接。热处理只是焊前预热和焊后热处理。培训分为理论知识培训和实际操
作培训两项。理论知识的培训是了解P91材料的最新动态、焊接性能以及新的工
艺参数。实际操作培训是理论联系实际及时改变运条方式并尽快掌握操作要领。
在#9机组大修主蒸汽管焊口返修之前做好焊前练习的工作。因此培训有待进一
步提高。
3．2培训方式：（理论培训加实际操作）
3．2．1在焊培中心对P91进行实际操作培训，合格之后方能进行9号机大修的
工作。
3．2．2由专人负责对焊接人员进行理论培训。
4焊接接头的脆化
4．1晶粒粗大引起脆化
焊缝及热影响区粗晶区加热温度超过 1100℃ ，晶粒长大较快，在
1100℃ 以上停留时间越长，晶粒粗化越严重，粗晶组织脆性大。所以要解决这
个问题，必须通过控制焊接线能量(E)。线能量小，高温停留时间短，晶粒细小，
焊接接头的韧性大大提高。
4．2焊接线能量与焊接韧性的关系
众所周知焊接线能量的公式
E＝60UI/v(J/cm) E一焊接线能量 U-焊接电压(V)
I-焊接电流(A) v-焊接速度(cm/min)
由上式可知，焊接线能量E与焊接电压、焊接电流、焊接速度有关。已知，
每台电焊机的焊接工作电压是一个常数，对焊接线能量的影响不大。焊接电流与
焊接线能量成正比，焊接电流越大，线能量越大，而焊接电流过大，高温停留时
间太长，晶粒粗大引起脆化。焊接电流过小焊缝熔化不好，容易产生未熔和夹渣
的焊接缺陷。如果又要保证焊接电流合适，又要保证焊接熔化良好，在这个范围
之内，焊接电流的变化不大。例如：直径ф4的焊条焊接电流是130－ 160A ；
直径ф3.2的焊条焊接电流是110－ 140A 。据了解，某些承建单位为了获得
小的线能量，整个焊口填充全部采用ф3.2的焊条。使得焊工的工作量加大，焊
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