1 概述
从化学成分看, A335-P22相当于我国的12Cr2Mo1, 属于2.25 Cr-1 Mo类钢。较大的碳当量反映出此钢材焊接时具有较大的淬硬倾向;项目涉及A335-P22管道的口径大, 管壁厚, 结构钢性大, 焊接时容易产生较大的拘束应力和三维应力;由于管壁厚, 坡口深, 焊接时冷却速度快, 焊缝中的扩散氢不容易及时逸出, 使得焊缝中的扩散氢含量高。综上所述, 超厚避管道A335-P22焊接时, 在淬硬组织、扩散氢和焊接应力的作用下, 容易产生冷裂纹。
2 实际工作中的应用
2.1 焊材选用
根据A335-P22化学成分确定, 在焊接过程中淬硬性大, 易产生冷裂纹、热裂纹、再热裂纹等焊接缺陷。所以对焊接材料的选用和管理显得更为重要, 焊接材料匹配, 焊接过程控制严格是保证焊接工程质量, 选用的焊材与所焊接的管材化学成分相当;熔敷金属的抗拉强度不得低于管材标准抗拉强度的下限, 焊条采用PP-R407 E6015B3 (GB/T5118;NB/T47018) , 氩弧焊丝采用PP·TIG-R40 (Q/FAAX.31-2008) 。
2.2 坡口加工
2.2.1由于A335-P22耐热钢有较强的淬硬倾向, 故坡口的加工宜采用机械加工方法, 必须将坡口表面及边缘20mm内的淬硬层打磨干净, 不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其他对焊接过程有害的物质及坡口表面不得有裂纹、夹层等缺陷。并对母材坡口进行磁粉检测或渗透检测。超厚壁管的壁厚易出现不均, 坡口加工时对管内壁车削掉厚0.1mm、长度70mm的金属, 以利于坡口组对, 需要内部切削端面使用砂轮机打磨处理, 形成平滑过渡, 避免应力集中。
2.3 管道组对
管线组对时, 其错边量不应超过下列规定, 如超过下列要求, 应按要求加工。当壁厚不等时, 内壁差不大于0.5mm或外壁差不大于2mm。定位焊应与正式焊接工艺相同;定位焊的焊缝长度宜为10-15mm, 高宜为3-5mm。
2.4 焊前预热
由于A335-P22耐热钢有较大淬硬倾向和裂纹倾向, 为了减少淬硬组织减小焊接应力, 降低冷却速度及焊接区的温差, 有利于焊缝中扩散氢的逸出, 防止出现焊接冷裂纹等焊接缺陷, 必须进行焊接预热。在施工现场, 预热采用电加热方式, 预热温度控制在250℃-300℃。第一次预热至150℃, 升温速度为75℃/h, 手工钨极氩弧焊 (TIG) 打底, 焊接过程中跟踪预热。第二次预热至250—350℃, 升温速度为75℃/h, 第一次手工电弧焊 (SMAW) 填充焊接, 焊接过程中跟踪预热。预热范围以焊接接头中心线为基准, 两侧不小于100mm, 加热区以外的100mm区域应保温。
2.5 层间温度的控制
施焊过程中随时对层间温度进行检测, 严格控制层间温度在预热温度250℃-300℃, 达不到要求时应重新进行预热后方可继续施焊。对于采用电加热法预热的焊缝, 施焊过程中加热设施不拆除, 进行保温 (保温的目的:一是使焊件整个截面热透, 即里外温度均匀;二是保证组织转变完全) 。
2.6 焊接工艺
A335-P22耐热钢的焊接, 采用多层多道的焊接方法, 采用钨极氩弧焊打底, 焊条电弧焊填充盖面的焊接工艺。在焊件达到预热温度后, 要保持15分钟再开始打底焊接, 以保证在厚度方向上温度均匀, 并一次连续焊完。为保证焊接层间温度防止焊接裂纹的产生, 打底焊接完后, 立即进行下一层的焊接, 并连续焊完。焊接过程中因特殊情况中断, 应进行后热处理 (温度300℃-350℃, 时间1-1.5h) , 保温缓冷。
3 焊接其他注意事项
3.1 A335-P22钢管的焊接要用纯度为99.99%的氩气进行保护焊接, 尾部保护气体流量10-18L/min, 背部保护气体流量10-12L/min。
3.2焊接次层焊道时, 不致将打底层烧穿。根据施工的经验, 将氩弧焊打底层的最小厚度规定为3mm, 保证焊缝的基本强度, 防止开裂。
3.3 后热 (消氢处理)
可消除焊缝中的扩散氢, 防止产生冷裂纹。如焊接过程中须中断、整道焊缝完成不能立即热处理时均须后热处理。后热温度加热至300-350℃, 恒温2h, 升温速度为不大于75℃/h。采用远红外电加热法。后热应在焊至15-2Omm, 停止施焊后立即进行。主要是为了保证焊缝的基本强度, 防止开裂。
3.4 焊接热处理
为了消除焊接接头的残余应力, 减少淬硬性, 改善组织, 加速氢的逸出, 防止出现焊接裂纹, 提高接头的综合力学性能, 焊接完毕后应及时进行焊后热处理。焊后热处理采用局部电加热的方法。加热范围以焊缝中心为基准, 两侧各不小于焊缝宽度的3倍且不小于25mm, 加热区外的100mm范围内应予保温, 且管道端口应采取封堵措施。在热处理过程中, 要准确的控制加热温度, 保持温度的均匀。测温热电偶数量要合理, 布置要分布均匀, 采用自动温度记录仪控制热处理过程, 记录热处理曲线。焊接接头热处理完成后, 100%进行硬度检测。检测每个焊接接头的焊缝、热影响区、母材表面布氏硬度, 测后硬度值不超过原母材布氏硬度 (HB) +100, 且小于300HB为合格, 否则要求重新热处理。
摘要：本文结合实践, 对A335-P22高压蒸汽管道安装及水压试验技术进行总结, 并提出安装过程中的注意事项及技术要求。
关键词：A335-P22高压蒸汽管道,应用,注意事项