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前言
随着经济的发展和人民对环保的要求，新建设的燃煤发电厂越来越倾向于运行效率高、成本低的大容量、超临界和超超临界高参数机组，而同时，适应高参数设备运行的钢材应具有良好的综合性能和更高的蠕变断裂强度。本文以邹县电厂4×1000MW机组为依托，对超超临界锅炉用P92钢的焊接及检测施工的经验及做法进行了研究。
火力发电机组的发展，除了受自身技术发展水平、输配电技术、加工制造水平（设备加工能力）的限制外，还受材料等方面因素的限制。而发展新型高参数机组，因对其温度和压力的要求，所以，其设备部件的抗疲劳、蠕变、高温氧化与腐蚀性能等都提出了更高的要求。所以新材料的研发和应用成为发展超超临界机组的关键。新型耐热材料P92钢作为新型铁素体耐热钢，其在极苛刻蒸汽条件下优异的抗蒸汽侧氧化性能和抗烟气侧的腐蚀性能，已成为超超临界机组主汽、热段管道等必选钢种。
1、P92钢的特点
P92钢是在P91钢的基础上，通过新的工艺改进而形成的一种细晶强韧化强钢，在化学成分上有些原素实现了改变，比如Mo的含量减少到0.5%，W的含量1.7%，其化学成分见表1。
P92钢具有常温和高温的的状态下均强度高、高温抗氧化和腐蚀性能力强、塑性和韧性好、焊接裂纹敏感性低等特点。
表1 P92化学成分（%）
2、P92钢焊接工艺流程
2.1焊接工艺评定
工程开工前，焊接技术人员认真查阅图纸和有关技术资料，根据DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》的要求及已有的评定项目，选择该工程所使用的工艺评定。对在本工程中首次接触的钢材、焊材、工艺或原评定无法覆盖的项目，及时提出申请进行评定，以满足工程需要。
施工作业程序图如下图1所示。
图1 施工作业流程图
2.2焊接方法选择
中、高合金钢管焊口：管径不大于60mm、壁厚不大于6mm的管道焊口，采用全氩工艺；管径大于60mm的管道焊口，采用GTAW+SMAW工艺；氩弧焊打底层及次层焊接的管内充氩气或混合保护气体、水溶纸封堵。低合金钢、碳钢管焊接：壁厚不大于6mm的管道采用全氩工艺，壁厚大于6mm的管道采用GTAW+SMAW工艺。锅炉密集排管（管子间距不大于30mm）的对接焊缝，采用GTAW+SMAW两人对称焊接工艺，大径厚壁管道焊接采用GTAW+SMAW、多层多道两人对称焊工艺，管径不小于1000mm的管道焊口采用SMAW两人对称双面焊工艺，烟、风、煤、粉管道采用SMAW工艺。管道支吊架、锅炉炉前平台、炉后烟道、脱硝钢架等结构件焊接采用SMAW工艺。铝及铝合金焊接，采用熔化极半自动氩气保护焊工艺。
2.3焊前预热
管径不小于219mm或壁厚不小于20mm的管道焊前预热选用电脑温控电加热炉设备，热电偶测温，自动控制、记录温度曲线，其余管道采用氧一乙炔火焰预热，预热过程中注意火焰的距离，用测温笔或远红外测温仪测温。焊前预热的标准要求为：钨极氩弧焊打底为150～200℃，焊条电弧焊填充并盖面为200～250℃。
2.4焊接过程控制
大径厚壁管采取多层多道焊，盖面层焊退火焊道，钨极氩弧焊打底的焊层厚度控制在2.8～3.2mm范围内。如果是用焊条电焊时，每层标准要求是：所焊焊缝的厚度一般不宜超过焊条直径，而同时，其宽度不超过焊条直径的4倍。每层焊道必须严格清理干净。任一焊道的焊接线能量不超过20kj/cm。P92钢焊接的特点：熔池铁水粘度较大、而流动性较差，焊接规范又较小，所以容易出现夹渣、层间未熔等缺陷。在对口焊接过程中，如果采用单向作业，保持一端为自由伸缩端，可以减小焊接时的应力，这样就可以防止焊纹产生。另外，按照DL/T869-2004的规定，P92钢焊接的最低环境温度为5℃，低于此温度焊接时，可对施焊场所提供热源。同时，施工现场应采取有效的措施，比如：在施焊位置做搭设防风防雨棚，这样可以有效的防止因风雨而造成的焊接质量问题。
2.5焊后热处理
大径管焊口焊接完毕，待其冷却到80～100℃恒温1h以上，随即升温进行焊后热处理。热处理温度为（760±10）℃。恒温时间按壁厚每25mm/h计算，最少不得少于4h。设备采用远红外加热器DWK型电脑温控仪，热电偶测温时，其标准要求如下：热电偶必须对称分布在焊缝中心，且不少于两点；而针对水平管道焊口，测温点应该上、下对称；如果需要分区控温时，热电偶的布置与加热装置相对应。最后，当同炉处理多个焊口时，热电偶应该布置在有代表性的焊口上。热处理过程中，采用多路输出、多点测温，且加热器与热电偶一一对应，焊口上、下温度始终保持一致，使热处理焊口在升、降温及恒温过程中各点温度均能满足热处理工艺要求。当焊接过程中断或焊后不能及时进行热处理时，应立即进行后热处理。
2.6金属检测
机组安装前，合金钢部件应进行光谱分析。高温螺栓的硬度检验，热力系统主要管道的硬度、壁厚及金相检验，安装过程中对焊接接头的无损探伤检验（包括射线探伤、超声探伤、渗透探伤等），焊后对焊缝及母材的光谱分析复检和对焊缝的硬度检验。
焊接接头有超过标准的缺陷时，必须对焊口进行处理，如果采取挖补方式返修，则同一位置上的挖补次数不超过三次，中、高合金钢不超过两次，并遵守以下原则：彻底清除缺陷，补焊时，制度具体的补焊措施并按照工艺要求进行。
3、总结
P92钢因具有良好的高温性能，能够满足现代大型电站高温、高压工作环境要求。但是影响P92钢焊接接头的因素非常多，其中焊接工艺、方法和焊后热处理工艺对其影响较大。因此必须严格控制焊接工艺流程，保证焊口的运行寿命。
（作者单位：中国华电工程集团（有限）公司）
随着经济的发展和人民对环保的要求，新建设的燃煤发电厂越来越倾向于运行效率高、成本低的大容量、超临界和超超临界高参数机组，而同时，适应高参数设备运行的钢材应具有良好的综合性能和更高的蠕变断裂强度。本文以邹县电厂4×1000MW机组为依托，对超超临界锅炉用P92钢的焊接及检测施工的经验及做法进行了研究。
火力发电机组的发展，除了受自身技术发展水平、输配电技术、加工制造水平（设备加工能力）的限制外，还受材料等方面因素的限制。而发展新型高参数机组，因对其温度和压力的要求，所以，其设备部件的抗疲劳、蠕变、高温氧化与腐蚀性能等都提出了更高的要求。所以新材料的研发和应用成为发展超超临界机组的关键。新型耐热材料P92钢作为新型铁素体耐热钢，其在极苛刻蒸汽条件下优异的抗蒸汽侧氧化性能和抗烟气侧的腐蚀性能，已成为超超临界机组主汽、热段管道等必选钢种。
1、P92钢的特点
P92钢是在P91钢的基础上，通过新的工艺改进而形成的一种细晶强韧化强钢，在化学成分上有些原素实现了改变，比如Mo的含量减少到0.5%，W的含量1.7%，其化学成分见表1。
P92钢具有常温和高温的的状态下均强度高、高温抗氧化和腐蚀性能力强、塑性和韧性好、焊接裂纹敏感性低等特点。
表1 P92化学成分（%）
2、P92钢焊接工艺流程
2.1焊接工艺评定
工程开工前，焊接技术人员认真查阅图纸和有关技术资料，根据DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》的要求及已有的评定项目，选择该工程所使用的工艺评定。对在本工程中首次接触的钢材、焊材、工艺或原评定无法覆盖的项目，及时提出申请进行评定，以满足工程需要。
施工作业程序图如下图1所示。
图1 施工作业流程图
2.2焊接方法选择
中、高合金钢管焊口：管径不大于60mm、壁厚不大于6mm的管道焊口，采用全氩工艺；管径大于60mm的管道焊口，采用GTAW+SMAW工艺；氩弧焊打底层及次层焊接的管内充氩气或混合保护气体、水溶纸封堵。低合金钢、碳钢管焊接：壁厚不大于6mm的管道采用全氩工艺，壁厚大于6mm的管道采用GTAW+SMAW工艺。锅炉密集排管（管子间距不大于30mm）的对接焊缝，采用GTAW+SMAW两人对称焊接工艺，大径厚壁管道焊接采用GTAW+SMAW、多层多道两人对称焊工艺，管径不小于1000mm的管道焊口采用SMAW两人对称双面焊工艺，烟、风、煤、粉管道采用SMAW工艺。管道支吊架、锅炉炉前平台、炉后烟道、脱硝钢架等结构件焊接采用SMAW工艺。铝及铝合金焊接，采用熔化极半自动氩气保护焊工艺。
2.3焊前预热
管径不小于219mm或壁厚不小于20mm的管道焊前预热选用电脑温控电加热炉设备，热电偶测温，自动控制、记录温度曲线，其余管道采用氧一乙炔火焰预热，预热过程中注意火焰的距离，用测温笔或远红外测温仪测温。焊前预热的标准要求为：钨极氩弧焊打底为150～200℃，焊条电弧焊填充并盖面为200～250℃。
2.4焊接过程控制
大径厚壁管采取多层多道焊，盖面层焊退火焊道，钨极氩弧焊打底的焊层厚度控制在2.8～3.2mm范围内。如果是用焊条电焊时，每层标准要求是：所焊焊缝的厚度一般不宜超过焊条直径，而同时，其宽度不超过焊条直径的4倍。每层焊道必须严格清理干净。任一焊道的焊接线能量不超过20kj/cm。P92钢焊接的特点：熔池铁水粘度较大、而流动性较差，焊接规范又较小，所以容易出现夹渣、层间未熔等缺陷。在对口焊接过程中，如果采用单向作业，保持一端为自由伸缩端，可以减小焊接时的应力，这样就可以防止焊纹产生。另外，按照DL/T869-2004的规定，P92钢焊接的最低环境温度为5℃，低于此温度焊接时，可对施焊场所提供热源。同时，施工现场应采取有效的措施，比如：在施焊位置做搭设防风防雨棚，这样可以有效的防止因风雨而造成的焊接质量问题。
2.5焊后热处理
大径管焊口焊接完毕，待其冷却到80～100℃恒温1h以上，随即升温进行焊后热处理。热处理温度为（760±10）℃。恒温时间按壁厚每25mm/h计算，最少不得少于4h。设备采用远红外加热器DWK型电脑温控仪，热电偶测温时，其标准要求如下：热电偶必须对称分布在焊缝中心，且不少于两点；而针对水平管道焊口，测温点应该上、下对称；如果需要分区控温时，热电偶的布置与加热装置相对应。最后，当同炉处理多个焊口时，热电偶应该布置在有代表性的焊口上。热处理过程中，采用多路输出、多点测温，且加热器与热电偶一一对应，焊口上、下温度始终保持一致，使热处理焊口在升、降温及恒温过程中各点温度均能满足热处理工艺要求。当焊接过程中断或焊后不能及时进行热处理时，应立即进行后热处理。
2.6金属检测
机组安装前，合金钢部件应进行光谱分析。高温螺栓的硬度检验，热力系统主要管道的硬度、壁厚及金相检验，安装过程中对焊接接头的无损探伤检验（包括射线探伤、超声探伤、渗透探伤等），焊后对焊缝及母材的光谱分析复检和对焊缝的硬度检验。
焊接接头有超过标准的缺陷时，必须对焊口进行处理，如果采取挖补方式返修，则同一位置上的挖补次数不超过三次，中、高合金钢不超过两次，并遵守以下原则：彻底清除缺陷，补焊时，制度具体的补焊措施并按照工艺要求进行。
3、总结
P92钢因具有良好的高温性能，能够满足现代大型电站高温、高压工作环境要求。但是影响P92钢焊接接头的因素非常多，其中焊接工艺、方法和焊后热处理工艺对其影响较大。因此必须严格控制焊接工艺流程，保证焊口的运行寿命。
（作者单位：中国华电工程集团（有限）公司）