摘要：从目前世界火力发电技术水平来看，提高火力发电厂效率的主要途径是提高工作介质（蒸汽）的参数，即提高蒸汽温度和压力。发展超临界（ＳＣ）和超超临界（ＵＳＣ）火电机组，提高蒸汽参数对提高火力发电厂效率的作用是十分明显的。超超临界锅炉由于温度及压力的提高，对主要部件的抗蠕变、疲劳、高温氧化与腐蚀性能等都提出了更苛刻的要求。选用了一些高温蠕变性能、高温抗氧化性能更好的新型材料，SA-335P92（9Cr-2W）就是常用的一种新型马氏体钢。
关键词：SA-335P92钢材；高铬耐热钢；现场；焊接工艺
1 SA-335P92钢材简介
SA-335P92钢是在SA-335P91钢的基础上，适当降低了Mo元素的含量，同时加入了一定量的W以将材料的钼当量（Mo＋0.5W）从P91钢的1％提高到约1.5％，该钢还加入了微量的硼。经上述合金化改良后，与9％Cr系列的其他常用耐热钢相比，其耐高温腐蚀和抗氧化性能相似，但高温强度和蠕变性能大大提高。
2 P92钢性能优点
1）600C、100，000小时蠕变强度比P91钢提高约30%；
2）进一步提高电站的系统热效率，有效降低发电生产成本；
3）在相同设计工作条件下，进一步降低电站锅炉及管道系统的重量；
4）或在相同结构尺寸下，提高结构工作温度；
5）有效减少电站二氧化碳排放，保护自然环境。
3对焊缝金属的要求
3.1焊缝金属化学成分应与所焊接的母材基本一致
对于耐热钢来说，焊接接头应具有与母材金属基本相同的高温抗氧化性。为此焊缝金属的合金成分和含量应与母材基本一致。所说的基本一致是指Cr、Mo、W等主要元素，对于P、S等杂质元素，为减少热裂纹的倾向应尽量控制在较低的水平。在保证高温性能的前提下，为改善焊接性，焊接材料的含C量可稍低于所焊母材。
3.2焊缝金属的组织与母材相当
对于马氏体和奥氏体耐热钢来说，为保证其焊接接头长时间高温运行过程中的蠕变性能，应严格控制熔敷金属中的δ铁素体含量。
3.3焊缝金属应具有一定的韧性储备
虽然耐热钢焊接结构大多数是在高温下工作，但对于压力容器和管道要求最终的检验，通常是在常温下以工作压力1.5倍的压力作液压试验或气压试验，在受压设备投运或检修后，都要经历冷起动过程，因此耐热钢焊接接头亦应具有一定的抗脆断性。
4 P92钢管（规格：ф355×40mm）的现场焊接工艺
4.1对口点固焊
1）点固焊用的焊接材料、焊接工艺和选定的焊工技术条件应与正式焊接时相同。
2）点固焊和施焊过程中，不得在管子表面引燃电弧、试验电流。
3）点固焊时，可采用“定位块”法点固在坡口内点固焊不少于3块，点固焊用的“定位块”应选用P92钢或表面堆焊P92熔敷金属的低碳钢，堆焊层不得少于两层，厚度不得小于5mm。
4）焊接过程中，施焊至“定位块”处时，应将“定位块”除掉，并将焊点用砂轮机磨掉，不得留有焊疤等痕迹。并以肉眼或低倍放大镜检查，确认无裂纹等缺陷后，方可继续施焊。
4.2焊前预热以及层间温度保持
预热以及层间温度保持应采用柔性陶瓷电阻加热器进行预热和层间温度维持，加热区的最小推荐宽度 HB为：
其中SB为均温区宽度，取从焊接所在位置沿任何方向距离75mm与1.5倍壁厚之间的较大值，对常规尺寸的管道对接接头，SB取W＋150与W+3t间（W：焊缝最大宽度；OD：管道外径；ID管道内径；t：管道壁厚）的较大值。每侧的加热器距离坡口边缘至少25mm以方便焊工施焊。
保温层的最小宽度为加热带每侧增加75mm和3倍壁厚二者之间的较大值。保温层的厚度根据保温材料的性能不同计算，要求热阻值R至少达到0.35-0.70℃-m2/W，R为保温厚度与保温材料热导率κ的比值。控温热电偶应安装在均温区内的加热器下，允许采用储能焊接或者绑扎的方式安装热电偶，但应注意测量结点与加热器间的有效隔热，避免出现热短路。
预热温度和层间温度的测量可采用表面式热电偶、红外测温仪、测温蜡笔等。表面式热电偶和红外测温仪需要定期与标准热电偶在200-400℃的金属表面进行校验，测温蜡笔的温度间隔不超过50℃，使用前必须确认其成分不会对材料造成影响。
4.3焊接工艺
P92钢必须严格执行按照经评定合格的工艺所编制的作业指导书进行施焊。为使焊接作业指导书严格实施，强化工艺纪律，对该类钢材焊接全过程进行完整的监控，以保证焊接质量。
P92厚壁管现场焊接采用氩弧焊打底、焊条电弧焊填充及盖面的组合焊接方法。
（1）氩弧焊（WS）打底焊接
1）焊前预热
氩弧焊的预热温度为150～200℃，层间温度为200～250℃，温度升到预热温度后保温至少30分钟。
2）充氩保护。氩弧焊打底及焊条填充第一层焊道时，管子内壁充氩气保护。对口间隙以高温胶带或保温棉堵塞，温度升到预热温度后，采用“气针”从坡口间隙或“探伤 孔”中插入进行充氩。开始时流量可为10～20L／min，施焊过程中流量应保持在8～10L／min。
3）氩弧焊打底时，焊层厚度控制在2.8～3.2mm范围内，共打底两层。
4）根部质量检查。氩弧焊每层焊接完成后需要严格检查焊接质量并作好记录，如有问题立即清除重新焊接。
（2）手工电弧焊
1）施焊前的预热温度为200～250℃，层间温度为 200～300℃。事先精心设计好焊层、焊道的布置和顺序，保证后一焊道对前一焊道起到回火作用，焊接时每层焊道厚度的控制不大于焊条直径，焊条动的幅度最宽不得超过焊条直径的4倍。水平固定焊盖面层的焊道布置，焊接 一层至少三道焊缝，中间宜有一“退火焊道”，以利于改善焊缝金属组织和性能。两人对焊时注意不得同时在一处收头，以免局部温度过高影响施焊质量。
2）焊接中应将每层焊道接头错开10～15mm，同时注意尽量焊得平滑，便于清渣和避免出现“死角”。每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷等将焊 渣、飞溅等杂物清理干净（尤应注意中间接头和坡口边缘），经焊工本人严格检查合格后，方可焊接次层。焊接过程中应注意避免保温棉等异物落入焊道中。
3）焊缝整体焊接完毕，应将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净，自检合格后，按工 艺规定要求进行焊后热处理。
结语
随着SA-335P92钢材在超超临界火电机组中的广泛应用，国内的专家学者对其焊接工艺进行了广泛的研究。许多电建公司也相应的作出了SA-335P92的焊接工艺评定，并将其应用于电力建设中，取得了良好的焊接接头，保证了其使用性能。
参考文献：
[1]中国超超临界火电机组技术协作网第二届年会专题论文集
[2]电力工业T/P92钢焊接材料及焊接（T/P92 new creep resisting steel and its welding）.张筑耀.英国曼彻特焊接材料公司.2006.5，南京
[3]A335P92钢焊接工艺优化试验研究课题进展情况介绍，（国电电力建设研究所 二○○五年十一月二十七日）
[4]华能电厂P91、P92管道现场焊后热处理工艺导则（试行），（华能国际电力股份有限公司，二○○五年九月）
[5]华能电厂，P92.管道焊接工艺实施细则（试行），（华能国际电力股份有限公司，二○○五年十月）
[6]DL/T 819-2002 火力发电厂焊接热处理技术规程
论文作者:王磊,于志成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/2/26
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