T91材料焊接及热处理
1 T91/P91钢的焊接性能分析
1.4 T91/P91钢的组织为马氏体，供货状态一般为正火+回火，属于高合金钢，焊接性较差，易出现冷裂纹、焊接接头脆化、HAZ区软化等问题，必须严格按照工艺规程，方可获得满意的焊接接头。
1.2 应该严格控制焊接和热处理温度，采用较小的参数焊接是应该注意的重点。 1.3 热处理理想保温时间适当延长，有利于焊接接头常温冲击韧度的提高。
2 钢材和焊材
该种铝材及其焊材部分国家牌号对照，见表1、表2。
表1 部分国家的钢材牌号的对照
美国 德国 日本 法国
SA-213T91
X10CrMoVNb91 HCM9S TUZ10CDVNb9
SA-335p91
表2 部分国家焊材牌号的对照
国名 美国 英国 德国 日本
Babcock Bw41b TIG焊丝 ER90S-B9 9CrMoV-N C9MV-1G TGS-9cb
SMAW焊条 E9015-B9 ECrMoV91 BabcockM FoxC9MV CM-9cb
3 焊前准备
3.1 焊接设备选用带衰减的逆变式直流弧焊机
3.2 焊丝去除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽
焊条进过350?烘熔1.5-2h,置于80-100?保温筒内，随用随取。 3.3 坡口制备关键注意两点
氢弧焊填充时预热温度取160-180?，温度过高不利于焊工操作，易产
生缺陷，还会加重根部氧化。
电弧填充时，道间温度控制在280-320?之间，因为第一，从工艺上讲，
为防止产生热裂纹和减少区的粗晶脆化，需选择小参数，以减少高温停留
时间，但采用小参数，焊缝冷却速度快，容易产生淬硬组织而导致冷裂纹、
这是个矛盾。T91/P91钢的MS点转变温度大约在380?左右，预热温度选
在280-320?，即MS点温度附近，既能保证高温停留时间短，又能使马氏
体转变时冷速缓慢，并形成自回火马氏体，解决了既要采用小参数，又不
能让焊接冷速太快的矛盾。第二，从手工操作上讲，该种钢的焊条在300?
左右的预热温度下，有最佳操作性能，熔滴过渡及铁水流动性和飞溅都明
显改变。
4.3 TIG打底焊
，焊前在管内冲氩保护。冲氩保护范围4.31 为防止T91/P91钢焊缝根部氧化
以坡口轴向中心为基础，各侧各250-300mm处贴上两层可溶纸(可用报纸
代替)。用浆糊粘住，做成密封气室。利用细钢管把头敲扁插入焊缝内(有
-30L/min，小管流量一探伤孔控的管道可从探伤孔充氩)，大管流量为20
般为10-15L/min，冲氩时，当感觉氩气从焊缝间隙轻微返出时(也可用
打火机是否熄灭来判断)。用石棉条将焊口间隙堵住，此时将氩气流量减
少1/3，流量过大会产生内凹的缺陷，焊一段石棉条拨开一段。 4.32 采用两层TIG打底，通过减少热输入，可有效地降低根部焊缝氧化程度，
保证打底质量。
4.33 操作上应该特别注意収弧质量，收弧时先将焊接电流衰减下来，填满弧坑
后移向坡口边沿收弧，以防产生弧坑裂纹。
4.34 TIG工艺参数见表3
钢TIG焊接工艺参数 表3 T91/P91
钨极直径焊丝直径 焊接电流 电弧电压 焊接速度 正面保护
/mm /mm /MM /V /mm.min,1 /mm.min,1 WCe-2250 2.4 95-115 9-11 60-80 10-12
4.4 SMAW焊
4.41 SMAW焊应注意道间温度的控制，采用小参数、多层多道焊。其工艺参数见表4。
表4 T91/P91钢SMAW焊接工艺参数
焊条直径/mm 2.5 3.2 4.0 焊接电流/A 80-90 110-130 140-160 电弧电压/V 20-22 20-24 20-25
4.42 注意焊条的摆动，焊层厚度以等于焊条直径为宜，焊道速度以焊条直径的
3倍为宜。严格控制焊接热输入，中间填充宜采用Φ3.2mm的焊条，最后
两层使用Φ4.0mm的焊条。因为焊接热输入对焊缝冲击韧度有很大的影
响，切忌使用大参数。每根焊条收弧都用衰减电流，待熔地填满后再收弧，
以防产生弧坑裂纹。
4.43 用角磨机或钢丝刷彻底清理道间焊渣及飞溅，特别是焊缝接头处和坡口边
缘处。清理时不可用榔头、錾子过重敲击焊缝。
5 焊接及焊后热处理
5.1 图2为焊接过程中温度曲线示意图
?760土 10
PWHT
300? ?280-320T ?160-180空?100-120/ SMAW 160-180? 冷 ? TIG
A-M
t/h
焊接过程中温度曲线示意图 图2
热处理升温速度当δ,25mm时为220?/h1 δ?25mm时为150?/h。降温速度当δ,25mm时为150?/h1 δ?25mm时为100?/h.
5.2 恒温时间(见表5)
表5 恒温时间
壁厚/mm δ,12.5 12.5?δ,25 25?δ,37.5 37.5?δ?50 恒温时间/h 1 1.5-2 2-3 3-3.5
5.21 焊接完毕需在100-120?的温度下恒温1h,将残余奥氏体(A)全部转变为马氏体(M)
后，才能进行升温热处理。
5.22 恒温时间按壁厚的不同在各范围内取值，壁薄的取下限，壁厚的取上限。 5.23 上述恒温时间比一般资料的参数稍长，实验证明，恒温时间的适当延长，有利于
冲击韧度的明显提高，通过延长恒温时间可解决T91/P91锅炉焊接接头常温冲击
韧度低的问题。
5.3 回火温度
热处理为高温回火，最佳回火温度为760土10?
6 结论
(1) 该工艺参数用于热电厂主蒸汽管道、过热器和过负荷导管道的焊接，各项技
术指标符合要求。
(2) 随着T91/P91锅的大量使用，制定出符合钢材性能的最优规范，直接用于生
产建设，避免各生产单位重复性的工艺评定试验，具有很好的经济效益和社
会效益。
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