四、T91／P91钢的焊接工艺要点

电站锅炉过热器和再热器用T91钢管常用规格有ψ54mm和ψ57mm等，壁厚有4mm、8mm和9mm等几种。大直径主蒸汽P91钢管有ψ457mm×45mm、ψ347mm×46mm等多种规格。小径管现场施工多为水平对接固定位，要求单面焊双面成形，而且要求反而焊缝不被氧化。为使接头具有满意的使用性能，早期的焊接工艺主要采用两种方法：一是全氩弧焊(TIG打底＋TIG填充)；二是氲弧焊(TIG)打底＋焊条电弧焊填充。其焊接工艺要点如下：

(1)采用正确的坡口形状和尺寸。

(2)选用合理的焊接材料(TIG焊丝和填充电焊条)。

(3)选用正确的焊接规范(包括焊丝及电焊条牌号和直径、钨极直径、焊接电流、氩气流量、电源极性、焊缝层数及道数等)。

(4)选用正确的工件预热温度、焊缝层间温度。

(5)选用合理的焊后热处理规范(包括升降温速度、回火温度及保温时间等)。

(6)坚持正确的接头装配定位焊和熟练、高超的手工操作技能等。

据文献报道，上述方法及工艺的应用，取得了较为满意的效果。但是该工艺的不足之处或困难是焊接过程中焊缝的背面保护问题较复杂，一旦保护不好，背面焊缝即被氧化，焊缝的质量不能保证，造成不安全隐患。为此，近年来推出了自保护药芯焊丝焊接方法及其工艺。该工艺的最大特点是焊接过程中冶金反应产生的气体和熔渣，不仅对正面熔池能够进行有效的保护，而且反面焊缝也被熔渣有效保护；正所谓气渣联合保护焊接方法及工艺，可以完全免除焊缝背面充氩复杂程序及装置，克服了TIG方法背面焊缝保护困难的缺点。然而，该方法目前尚不成熟，原因是这种专用自保护药芯焊丝焊缝质量难以保证，况且焊丝的焊接工艺性也难以接受。

近年来，还有一种采用药芯焊丝填充打底的TIG焊接方法。该方法的特点是，打底焊时用药芯焊丝的熔渣对背面焊缝进行保护，免除了焊缝背面保护，焊缝的填充层可以是TIG焊接，也可以是焊条电弧焊。这种打底专用药芯焊丝成分、性能调整方便，接头的性能能够满足使用要求，焊接工艺性也令人满意，是一种前景看好的工艺方法。药芯焊丝打底的TIG焊接方法的焊接工艺要点，除了焊接材料和焊接规范的选用，以及操作技术与上述全氩弧焊有所不同外，其他要点大同小异。

对于大径管(P91)的焊接，除了采用TIG打底＋焊条电弧焊填充(多层多道)焊接方法之外，近期有单位采用了埋弧焊工艺(TIG打底＋条电弧焊填充5～8mm＋弧焊填充)，明显提高了焊接生产效率，同时改善了焊接质量。

从T9l／P91钢焊接工艺特点可以看出，无论是用实芯焊丝打底TIG焊接方法，还是药芯焊丝打底TIG方法，其焊接工艺要点的实质是要达到两个目的：一是防止焊接缺陷产生；二是保证接头的使用性能。为防止焊接缺陷产生，必须对诸如工件预热温度、焊缝层问温度、焊接热输入量，以及操作技术等工艺参数进行有效控制；而为保证接头的使用性能，必须对诸如填充焊丝(实芯或药芯)成分、焊接热输入量，以及工件焊后热处理等工艺参数进行有效控制。

应当看到，焊接方法和焊接材料确定以后，获得优质接头的关键工艺措施是：焊前预热、控制层温，以及“及时有效”的焊后热处理。焊前预热的实质是控制焊接区的氢的行为，降低焊接区的硬度和应力峰值及改善韧性。控制层问温度一方面为防止焊缝过热；另一方面是为了保持缓冷。及时有效的焊后热处理包含两层意思：一是该项工艺确实能起到改善焊缝及其HAZ组织，提高接头的韧性和高温持久强度以及消除焊接内应力等作用；二是在实施该项工艺时，必须严格控制焊件焊后冷却的最低温度，以及到焊后热处卿的时问问隔。后者对于获得优良接头性能是至关重要的。

（待续）