[发明专利]P92/T92钢管的焊接工艺及加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材的焊接工艺，特别是P92/T92钢管的焊接工艺及加热装置。 

背景技术

目前，随着超临界、超超临界发电机组的快速发展，而新材料的开发和利用为电站向高参数方向发展提供了有力的保障。P92和T92钢是SA335-P92和SA213-T92钢的简称，P92/T92钢是钒、铌元素微合金化并控制硼和氮元素含量的铁素体钢，比其它铁素体合金钢具有更高的高温强度和蠕变性能，成为目前超临界、超超临界发电机组中重要的承压部件如过热器出口集箱、主蒸汽管道等的主要材料，并且管道壁厚大幅度增加，厚度大于110mm的管道逐渐增多，最厚达到了150mm。随着管道壁厚的增加，对焊口的焊接及焊接后的热处理要求提出了很高的要求，按照常规焊接工艺已不能满足需要。由于焊缝是从温度非常高的熔融状态冷却下来的铸造结构，焊缝金属的晶粒得不到细化，Nb等微合金化元素还固熔在基体内，没有机会充分析出，造成P92/T92钢的焊缝成为超临界、超超临界机组运行安全最薄弱的环节。如何解决P92/T92钢的焊缝强度成为超临界、超超临界火电机组发展的瓶颈之一。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种焊缝的强度等指标接近母材，满足超临界、超超临界发电机组长期、安全、稳定运行所需的P92/T92钢管焊的焊接工艺及加热装置。 

本发明采用如下技术方案：一种P92/T92钢管的焊接工艺，该焊接工艺包括以下步骤： 

1)开坡口：对需焊接的P92/T92钢管开坡口； 

2)加热：对焊口部分的钢管通过加热装置加热至150℃-200℃； 

3)采用氩弧焊打底焊至少焊接二层，在焊接时在钢管内充氩气对钢管内比进行保护； 

4)手工电弧焊：打底焊结束后，采用手工电弧焊沿焊缝圆周进行堆焊，每一层焊接完毕后，采用砂轮打磨焊缝表面，直至露出金属光泽，确保焊渣清理干净后，才能进行下一层的堆焊； 

5)保温：焊接结束后，对焊缝保温2小时，使焊缝冷却至80℃-100℃后，进行焊后热处理； 

6)焊后热处理：将焊缝部分的钢管加热至765±10℃，保温6-7小时后，冷却至300℃以下在保温层内冷却至室温；上述升温至765±10℃和由765±10℃降至300℃以下的升温、降温速率不大于120℃/h。 

上述加热步骤中，钢管内外壁温差在10-15℃范围。 

一种用于权利要求1所述的P92/T92钢管的焊接工艺的加热装置，包括电加热器和用于固定电加热器的支架，其特征在于上述支架是由两截面为半圆环的柱体组成的圆柱体，在两截面为半圆环的柱体之间安装有支撑管，在支架外圆面上包裹有绝缘层，在绝缘层的外圆面上均布有电加热器。 

上述截面为半圆环的柱体中的圆弧面是由两圆弧面搭接组成，连接上述两搭接的圆弧面之间平板是由两平板搭接而成，两搭接的圆弧面和两搭接的平板通过螺栓固定。 

在上述支撑管和截面为半圆环的柱体的一端安装有牵引绳。 

上述电加热器为陶瓷加热器。 

本发明具有以下特点：1、采用焊接前的加热、保温和焊接后的热处理工艺，焊口可达的力学性能指标如下表，满足了超临界、超超临界发电机组的使用要求； 

2、在上述工艺基础上，采用管道内壁加热，辅以外壁加热方式，可控制管道内外壁温差在10-15℃范围，解决了内外壁温度差过大而引起的焊缝区组织回火不充分，机械性能下降的问题。3、本加热装 置结构合理、使用方便，并且可根据钢管内径尺寸进行放大和缩小，可适用于不同管径的加热需要。 

附图说明

附图1为本发明的结构示意图； 

附图2为本发明附图1的A-A剖视图。 

具体实施方式

在对P92/T92钢管进行对焊时，该焊接工艺包括以下步骤： 

1)开坡口：对需焊接的P92/T92钢管开坡口；坡口的形式根据钢管厚度确定； 

2)加热：对焊口部分的钢管通过加热装置加热至150℃以上，200℃以下，并保证钢管内外壁温差在10-15℃范围，具体温度根据周围环境和钢管厚度确定， 

3)采用氩弧焊打底焊至少焊接二层，在焊接时在钢管内充氩气对钢管内比进行保护； 

4)手工电弧焊：打底焊结束后，采用手工电弧焊沿焊缝圆周进行堆焊，每一层焊接完毕后，采用砂轮打磨焊缝表面，直至露出金属光泽，确保焊渣清理干净后，才能进行下一层的堆焊；