贵州工程公司QC成果有效解决管道焊接热输入控制难题

日前，中国电建集团贵州工程有限公司《SA335-P92马氏体型耐热钢管道焊接施工工法》QC成果获评贵州省省级施工工法，经过实践运作，该工法具有可操作性强、焊接成品工艺好、质量高、降本增效等特点，有效解决了大机组管道焊接过程中热输入控制难题，对今后的P92钢的焊接以及热处理具有积极的指导作用。

为满足国民经济需求和环保护需要，国内新建的大型火电机组广泛选用了大容量、高参数的超（超）临界机组，以达到增加发电效率、减少环境污染之目的。然而，大型超（超）临界火电机组主蒸汽管道、再热蒸汽管道、高温高压锅炉联箱等P92钢的焊接、热处理等成了工程建设拦路虎。

中电贵州普安电厂2×660兆瓦机组新建工程，是贵州首台无烟煤超（超）临界660兆瓦机组，锅炉机组过热器出口蒸汽设计温度为585℃，压力为26.15兆帕，为适应机组大容量、高参数运行的需要，末级过热器出口集箱及主蒸汽管道广泛采用P92管道，其焊后焊缝外观质量、硬度及金相组织要求较高，在贵州省内属于首次应用。

 SA335-P92钢是在P91钢基础上添加钨（W），同时降低钼（Mo）的含量,开发出来的一种新型马氏体耐热钢。由于P92钢种是含有众多的铁素体形成元素,很容易出现δ铁素体，而δ铁素体的存在会降低P92钢的冲击韧性，机组投产后，如果没有足够的冲击韧性储备，管道在运行中可能产生裂纹，严重影响发电机组的安全运行。

《SA335-P92马氏体型耐热钢管道焊接施工工法》在超（超）临界火电机组主蒸汽管道、再热蒸汽管道、高温高压锅炉联箱等P92钢的焊接、热处理施工中，具有以下特点：选择钨级惰性气体保护焊、手工电弧焊的组合焊接工艺（GTAW+SMAW），在确保焊接接头具有良好的焊缝组织和综合性能的同时，具有较高的焊接工作效率；采用双层钨极氩弧焊工艺，并研制了一种气体保护焊充气防漏装置，以防止在焊接过程中充入的保护气体大量流失而造成的不必要浪费。同时，可防止充入保护气体因泄漏量大而无法充满管道内部及高度达不到指定位置，无法起到真正的保护作用，从而确保根层焊缝的焊接质量；工法操作性强，通过控制焊层厚度及焊道宽度，焊接采用小电流、多层多道焊、薄层焊接的焊接工艺达到控制热输入的目的，焊接质量高。

贵州工程公司普安电厂项目QC小组通过关键工艺参数的选择，制定合理的工艺措施，在焊接过程中进行充氩保护腔室、焊接方法的选择、焊接材料的选用、预热、层间温度及热输入控制、焊接热处理，组合焊接方式等有效的控制和实施，从而确保焊接质量，提高焊缝的冲击韧性。

具体内容如下：充氩保护腔室  通过采用密封性能好，可随意拆除且安装方便的自制充氩防漏装置，避免焊接时根部焊缝金属氧化，保证焊缝根部质量。焊接方法的选择  根据现场实际施工情况，选用GTAW+SMAW焊接方法；焊接材料的选用，焊接材料必须严格控制杂质元素如P、S的含量，化学成分与力学性能应与母材基本一致。预热、层间温度及热输入控制  预热可以降低焊接应力，减缓焊缝金属的冷却速度，可以有效的预防冷裂纹倾向，而且能预防热裂纹、氢致裂纹的产生；由于P92钢属于低碳马氏体钢，在马氏体组织区间焊接，可以适当降低预热温度为：GTAW:150～200℃；SMAW:200～250℃。焊接热输入控制  P92钢焊接采用小电流、多层多道焊、薄层焊接的焊接操作工艺，可达到控制焊接热输入的目的。焊接热处理  焊前预热采用远红外加热，加热宽度自待焊接焊缝边沿始计算，每侧加热宽度不少于焊件厚度的4倍，P92钢焊接完成后，应缓慢冷却至80～100℃，并恒温1～2h，待焊接接头马氏体转变结束后方可进行热处理。这样可以使残留的奥氏体组织完全转变为回火马氏体组织，避免热处理后残留的奥氏体转变硬而脆的马氏体组织，从而提高焊接接头的冲击韧性，降低焊接接头的残余应力，且有利于氢逸出，避免氢致裂纹产生。组合焊接方式  地面组合采用一种气体保护焊充气防漏装置，不仅能大大减少保护气体的充入量及泄漏量，还可以根据不同管道的内径更换第一中空板和第二中空板，便可适用于各种管径；高空安装焊口采用充氩保护腔室距离管口端面200～300㎜左右，用水溶纸封堵，使之形成密闭的腔室。充氩时在坡口塞入水溶纸封堵；焊接时，贴在坡口处的水溶纸随焊随揭除，充氩保护腔室构筑完成后，应确认充氩气室密闭性能完好，以确保充氩保护效果；内塞块组对法和直接组对法  根据现场情况灵活使用。

在普安电厂2×660兆瓦机组新建工程2号机组SA335-P92管道焊接中，《SA335-P92马氏体型耐热钢管道焊接施工工法》通过优化焊接工艺，创新充氩防漏装置，所有焊口焊接质量良好，无任何返修，提高焊缝内部及外观质量和工艺，焊接管道成品全部达到设计要求，同时节约费用10余万元，经济、社会效益显著。