国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 105728908 A(43)申请公布日 2016.07.06

(21)申请号 201610203124.9(22)申请日 2016.04.01

(71)申请人 中国化学工程第六建设有限公司

地址 441024 湖北省襄樊市襄阳市襄城区

胜利街182号(72)发明人 侯晓星　卢杰辉　秦涛　李风刚　

潘兰兰　陈金华　王中任　刘海生　(74)专利代理机构 北京天奇智新知识产权代理

有限公司 11340

代理人 杨文录(51)Int.Cl.

B23K 9/16(2006.01)B23K 9/18(2006.01)B23K 9/23(2006.01)B23K 33/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

B23K 9/235(2006.01)

CN 105728908 A(54)发明名称

国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接方法(57)摘要

本发明提供一种国产A335P91高压厚壁管道现场焊接方法，属于焊接技术领域。将配焊管道焊接部位加工成双V型坡口，采用手工氩弧焊GTAW打底焊接3层，自动埋弧焊SAW填层盖面的工艺方法，采用多层多道焊，每层焊缝断面变小，改变了焊缝结晶条件，提高了焊接接头的韧性，避免过厚焊道收窄热影响区，以及焊接接头软化带在高温下长期运行产生裂纹；采用直径不超过2.5mm的小直径焊丝和低氢焊剂进行焊接可减少焊接过程中的线能量，使母材晶粒细化，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性；相对于传统的手工焊接方法，有效的缩短了热处理和焊接周期、提高了焊缝质量和焊接效率、减轻了焊工的劳动强度、节省了施工成本。

CN 105728908 A

权　利　要　求　书

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1.一种国产A335P91高压厚壁管道现场焊接方法，其特征在于，依次包括如下步骤：(1)焊前坡口加工：将待焊管道焊接部位加工成双V型坡口，并对坡口表面着色检验，以

油污和氧化物；保证坡口无表面裂纹，清理坡口及两侧各20mm区域内表面铁锈、

(2)手工氩弧焊GTAW打底：将两段待焊管道对口装配，保证接头端面间隙为3～6mm，然后封堵待焊管道两端端口，内壁或焊缝背面充氩气保护，对待焊管道进行预热，预热温度控制在150～200℃之间，采用

GTAW焊接工艺的ER90S-B9焊丝打底焊接3层；

参数选择为：电源直流正接，焊接电流70～140A，电弧电压8～16V，焊接速度3～10cm/min；

至少拆掉待焊管道一端的封堵物，对焊接区进行预热，当(3)自动埋弧焊SAW填层盖面：

温度达到200℃时开始连续施焊，采用直径不超过2.5mm的EB9焊丝和MARATHON 543焊剂进行多层多道填层盖面焊接；SAW焊接参数选择为：电源直流反接，焊接电流200～450A，电弧电压25～40V，焊接速度25～45cm/min；

(4)焊后热处理：焊后封堵管道两端端口，采用电加热法对焊缝两侧各不少于焊缝宽度3倍，且不少于150mm区域进行加热，至温度区间为750～770℃后保温2.5～4小时。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的双V型坡口，是指坡口上部和底部为夹角不同的V形，坡口底部与管道长度方向夹角为60±5°，坡口上部与管道长度方向夹角为78～82°。

3.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：步骤(2)中，手工氩弧焊GTAW打底焊接从待焊管道最低点起弧，采用双人对称焊接，焊接接头错开100～150mm之间。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：步骤(3)中，自动埋弧焊SAW焊接时起弧丝头离焊缝高度保持在10mm～15mm。

5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：步骤(4)中，当管道厚度δ≤25mm时，保温时间2.5小时；当25mm＜δ≤37.5mm，保温时间3小时；当37.5mm＜δ≤50mm，保温时间4小时。

6.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：温度采用红外测温仪监测。

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说　明　书

国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接方法

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技术领域

[0001]本发明属于焊接技术领域，特别地涉及一种国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接方法。

背景技术

[0002]A335 P91钢为一种改良型的9Cr-1Mo钢，主要是在原9Cr-1Mo马氏体耐热钢中加入V、Nb等合金元素，具有良好的抗高温氧化、抗高温蒸汽腐蚀性能和抗蠕变性能，能有效减轻结构自重，广泛应用于大型锅炉机组、管道系统和石化领域。但由于A335 P91钢属于空冷马氏体钢，钢塑性较低、焊接性能较差，对焊接工艺、焊接接头的冲击韧性、焊接脆性、焊后热处理以及焊缝热影响区等方面都有很高的要求。传统的A335 P91钢焊接一般采用：手工氩弧焊GTAW打底、手工电弧焊SMAW填层盖面的方法，需要严格控制焊接过程中的线能量、预热温度及层间温度，对焊接环境和焊工技术水平要求极高，而且手工焊接效率极低，费时费力，严重制约配管进度，影响施工周期，对于大口径厚壁管道尤其明显。[0003]因此，合理的选择A335 P91钢的焊接参数和工艺，制定适用于生产现场的焊接工艺条件，具有重要的现实意义和经济价值。发明内容

[0004]针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接方法，以提高焊接效率和焊缝质量、降低施工成本和劳动强度，改善作业环境。

[0005]为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现。[0006]一种国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接方法，依次包括如下 步骤：[0007](1)焊前坡口加工：将待焊管道焊接部位加工成双V型坡口，并对坡口表面着色检验，以保证坡口无表面裂纹，清理坡口及两侧各20mm区域内表面铁锈、油污和氧化物；[0008](2)手工氩弧焊GTAW打底：将两段待焊管道对口装配，保证接头端面间隙为3～6mm，然后封堵待焊管道两端端口，内壁或焊缝背面充氩气保护，对待焊管道进行预热，预热温度控制在150～200℃之间，采用

的ER90S-B9焊丝打底焊接3层；GTAW焊

接工艺参数选择为：电源直流正接，焊接电流70～140A，电弧电压8～16V，焊接速度3～10cm/min；

[0009](3)自动埋弧焊SAW填层盖面：至少拆掉待焊管道一端的封堵物，对焊接区进行预热，当温度达到200℃时开始连续施焊，采用直径不超过2.5mm的EB9焊丝和MARATHON 543焊剂进行多层多道填层盖面焊接；SAW焊接参数选择为：电源直流反接，焊接电流200～450A，电弧电压25～40V，焊接速度25～45cm/min；[0010](4)焊后热处理：焊后封堵管道两端端口，采用电加热法对焊缝两侧各不少于焊缝宽度3倍，且不少于25mm区域进行加热，至温度区间为750～770℃后保温2.5～4小时。[0011]进一步地，步骤(1)中，所述的双V型坡口，是指坡口上部和底部为夹角不同的V形，

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说　明　书

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坡口底部与管道长度方向夹角为60±5°，坡口上部与管道长度方向夹角为78～82°。[0012]进一步的，步骤(2)中，手工氩弧焊GTAW打底焊接从待焊管道最低点起弧，采用双人对称焊接，焊接接头错开100～150mm之间。[0013]进一步的，步骤(3)中，自动埋弧焊SAW焊接时起弧丝头离焊缝高度保持在10mm～15mm。

[0014]进一步地，步骤(4)中，当管道厚度δ≤25mm时，保温时间 2.5小时；当25mm＜δ≤37.5mm，保温时间3小时；当37.5mm＜δ≤50mm，保温时间4小时。[0015]本发明方法中的温度采用红外测温仪监测。

[0016]本发明对国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接采用手工氩弧焊GTAW打底、自动埋弧焊SAW填层盖面的工艺方法，具有以下优点：[0017](1)采用多层多道焊，每层焊缝断面变小，改变了焊缝结晶条件，提高了焊接接头的韧性，避免过厚焊道收窄热影响区，以及焊接接头软化带在高温下长期运行产生裂纹；[0018](2)手工氩弧焊GTAW打底时焊接速度较慢，采用封堵待焊管道两端端口的方式控制层间温度，而自动埋弧焊SAW填层盖面时焊接速度快、电流大，释放热量较多较快，至少拆掉待焊管道一端的封堵物，只要连续施焊，无需进行层间温度控制；

[0019](3)采用直径不超过2.5mm的小直径焊丝和低氢焊剂进行焊接可减少焊接过程中的线能量，提高焊接熔敷率，使母材晶粒细化，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性；

[0020](4)在现场有风的环境中焊接时，自动埋弧焊的保护效果优于其他电弧焊；[0021](5)相对于传统的手工焊接方法，有效的缩短了热处理和焊接周期、提高了焊缝质量和焊接效率、减轻了焊工的劳动强度、节省了施工成本。附图说明

[0022]图1为本发明方法中管道对接接头双V型坡口示意图。

具体实施方式

[0023]为使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图进一步详细的描述。

[0024]

实施例1，以国产A335 P91管道DN350为母 材，采用如下焊

接方法：

[0025](1)将待焊管道焊接部位按附图1所示加工成双V型坡口，钝边高度为1mm,坡口底

，高度15mm，坡口上部与管道长度方向夹角为78～82°，并部与管道长度方向夹角为60±5°

对坡口表面进行着色检验，以保证坡口无表面裂纹现象，清理坡口及其两侧各20mm区域内表面铁锈、油污、氧化物等；

[0026](2)将两段配焊管道对口装配，保证对接接头端面间隙为3～6mm，高低平整，错边量不大于1mm；

[0027](3)采用手工氩弧焊GTAW打底焊接，焊接前，封堵待焊管道两端端口，内壁或焊缝背面充氩气保护，对待焊钢管进行预热，利用红外测温仪实时监测坡口温度，当温度达到160℃时开始施焊，采用直径为

的ER90S-B9焊丝打底焊接3层；工艺参数选择为：

电源直流正接，焊接电流118A，电弧电压14V，焊接速度3～10cm/min；

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说　明　书

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手工氩弧焊GTAW打底焊接应注意：

[0029]a)不应待焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物及组对卡具；[0030]b)手工氩弧焊从待焊管道最低点起弧，采用双人对称焊接，焊接接头错开100～150mm之间；

[0031]c)手工氩弧焊时，应实时监测坡口两侧的预热温度，严格控制预热温度在150°～200℃之间；

[0032]d)手工氩弧焊时，应采取防风措施，焊接环境风速应不大于2m/s，待焊管道内不应有穿堂风，并具有防潮、防雨、防雪措施；

[0033](4)采用自动埋弧焊SAW进行填层盖面，自动埋弧焊填层盖面前，至少拆掉待焊管道一端的封堵物，对焊接区进行预热，当温度达到200℃时开始连续施焊，采用直径为

的EB9焊丝和MARATHON 543焊剂进行多层多道填层盖面焊接；SAW焊接参数选 择

为：电源直流反接，焊接电流280A，电弧电压28V，焊接速度25～45cm/min；[0034]自动埋弧焊SAW填层盖面时应注意：

[0035]a)自动埋弧焊时起弧丝头离焊缝高度应保持在10～15mm；[0036]b)自动埋弧焊填充第一层，焊缝封闭时，应及时清理焊接接头位置，避免质量缺陷；

[0037]c)自动埋弧焊填充第二层及后续焊接过程中必须执行多层多道焊，严格控制线能量；

[0038]d)自动埋弧焊过程中释放热量较多较快，焊接过程中待焊管道两端不能完全封

只要连续施焊，无需进行层间温度控制；堵，至少需拆掉一端的封堵物，

[0039](5)焊后热处理：焊后封堵管道两端端口，采用电加热法对焊缝两侧各不少于焊缝宽度3倍，且不少于150mm进行加热，至温度区间为750～770℃后保温3小时。

[0040]采用本发明的国产A335 P91高压厚壁管道现场焊接方法在本实施例中取得如下效果：

[0041]a)采用本发明提出的手工氩弧焊打底3层，自动埋弧焊多层多道焊填层盖面的方法工作时效为：DN350*27.76焊口约2.5小时/口，相对手工焊提高焊接效率3倍以上；[0042]b)采用自动埋弧焊填层盖面时焊缝外观宽窄、高差均匀、成型美观，明显优于手工焊缝的外观；

[0043]c)采用自动埋弧焊工艺的DN350*27.76焊口共计108道，经无损检测一次焊接合格率达98.14％，高于手工焊的合格率；[0044]d)焊材消耗减少，造价成本降低，焊接工艺完全满足设计和使用要求。

[0045]

实施例2，以国产A335 P91管道DN600为母材，采用如下焊接方

法：

(1)将待焊管道焊接部位按附图1所示加工成双V型坡口，钝边高度为1mm,坡口底部与管道长度方向夹角为60±5°，高度15mm，坡口上部与管道长度方向夹角为78～82°，并对坡口表面进行着色检验，以保证坡口无表面裂纹现象，清理坡口及其两侧各20mm区域内表面铁锈、油污、氧化物等；

[0047](2)将两段配焊管道对口装配，保证对接接头端面间隙为3～6mm，高低平整，错边量不大于1mm；

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说　明　书

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(3)采用手工氩弧焊GTAW打底焊接，焊接前，封堵待焊管道两端端口，内壁或焊缝

背面充氩气保护，对待焊钢管进行预热，利用红外测温仪实时监测坡口温度，当温度达到

的ER90S-B9焊丝打底焊接3层；工艺参数选择为：

180℃时开始施焊，采用直径为

电源直流正接，焊接电流123A，电弧电压14V，焊接速度3～10cm/min；[0049](4)采用自动埋弧焊SAW进行填层盖面，自动埋弧焊填层盖面前，至少拆掉待焊管道一端的封堵物，对焊接区进行预热，当温度达到200℃时开始连续施焊，采用直径为

的EB9焊丝和MARATHON 543焊剂进行多层多道填层盖面焊接；SAW焊接参数选择

为：电源直流反接，焊接电流400A，电弧电压35V，焊接速度25～45cm/min；[0050](5)焊后热处理：焊后封堵管道两端端口，采用电加热法对焊缝两侧各不少于焊缝宽度3倍，且不少于150mm进行加热，至温度区间为750～770℃后保温4小时。[0051]本实施例中取得如下效果：

[0052]a)采用本发明提出的手工氩弧焊打底3层，自动埋弧焊多层多道焊填层盖面的方法工作时效为约9小时/口，相对手工焊提高焊接效率 3倍以上；[0053]b)采用自动埋弧焊填层盖面时焊缝外观宽窄、高差均匀，、成型美观，明显优于手工焊缝的外观；

[0054]c)采用自动埋弧焊工艺的焊口有16道，经无损检测一次焊接合格率达100％，高于手工焊的合格率；

[0055]d)焊材消耗减少，造价成本降低，焊接工艺完全满足设计和使用要求。[0056]本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

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说　明　书　附　图

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图1

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