[发明专利]一种P91材料焊接及热处理方法

说明书

本发明公开了一种P91材料焊接及热处理方法，属于钢材料处理技术领域，包括：1)预热并保温；2)采用GTAW或SMAW焊接，设定焊接电流、电压；3)焊后立即保温缓冷；4)焊缝温度控制在100℃以上立即入炉进行焊后热处理，升温加热并保温，炉内缓冷；5)温度降至300℃，打开炉门在静止的空气中冷却至室温。本发明解决了焊接接头的残余应力高的问题，有效的降低了焊接接头的残余应力，改善焊缝金属的组织和性能，提高了P91材料的抗氧化性能和抗高温蒸汽腐蚀性能，使其具有良好的冲击韧性和高而稳定的持久塑性及热强性能，在使用温度低于620℃时，其许用应力高于奥氏体不锈钢。

技术领域

本发明涉及一种钢材料焊接及热处理方法，特别是涉及一种P91材料焊接及热处理方法，属于钢材料处理技术领域。

背景技术

P91材料即9Cr-1Mo钢材料，是美国于七十年代末八十年代初开发的新型马氏体耐热钢，以其热膨胀系数，弹性模量、蠕变性能以及抗氧化性等多方面的优胜，在许多国家的电站的主蒸汽管道中得以广泛的应用，在我国，P91钢的应用已经开始，电力规划总院在将P91钢与国内普遍采用的主蒸汽管道用钢进行经济技术比较后，于1996年提出了在我国推荐使用P91钢的建议，因此，在大型火力发电机组中采用P91钢已成为一种必然的趋势。

近几年来引进机组主蒸汽管道及再热热段管道普遍采用了P91钢，国内300MW及以上机组也普遍开始采用了这种钢材，P91钢在我国公司属于首次使用，其焊接工艺评定工作及焊接、热处理的特点需要在施工过程中摸索，而且管道对口安装顺序对焊接质量也起着关键作用，为保证P91钢管道的焊接工艺和焊接质量达到要求，因此，急需研究出P91钢焊接工艺及热处理的要求，作为指导焊接工艺评定及现场安装、焊接施工的依据。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种P91材料焊接及热处理方法，解决焊接接头的残余应力高的问题，改善焊缝金属的组织和性能。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种P91材料焊接及热处理方法，包括如下步骤：

步骤1：预热

预热温度设置为150-200℃，并保温0.5h；

步骤2：焊接

采用GTAW焊接，设定焊接电流130-180A，设定焊接电压10-14V，焊缝背部用纯度为99.99％氩气保护；

或采用SMAW焊接，设定焊接电流160-180A，设定焊接电压21-24V，层间温度控制在200-250℃；

步骤3：保温缓冷

焊后立即保温缓冷至100-120℃，保温1-1.5h；

步骤4：热处理

焊缝温度控制在100℃以上立即入炉进行焊后热处理，升温加热至750-770℃后，保温3-5h，炉内缓冷；

步骤5：冷却

温度降至300℃，打开炉门在静止的空气中冷却至室温；

步骤6：焊接接头冲击试验

冲击实验的冲击温度为-20℃。

进一步的，所述步骤1中，预热温度设置为170-180℃用于增强手工氩弧焊的可操作性。

进一步的，所述步骤2中，层间温度控制在230-240℃用于增强手工电弧焊的的可操作性。

进一步的，所述步骤3中，焊后立即保温缓冷至100-110℃用于使焊接接头组织完全均匀化转变为马氏体组织；并防止温度过低使焊接接头组织转变过快而形成裂纹。