7月5日,乌鲁木齐分公司甲醇中心空分装置2111/2112/2113三个系列六台高压蒸汽阀门(9.8MPa)安装工作顺利完成,这是乌鲁木齐分公司对P91特殊材质进行首次焊接,也是公司首次进行该类特殊材料的焊接,对公司的静设备专业有着特殊而重大的意义。
P91材质是一类很特殊的高合金材料,接近马氏体不锈钢却又不属于Ⅳ类材料,热塑性能比较好,在高温、高压热力管道上被广泛使用。该材料由于硬度较高,韧性相对较差,焊接后极易出现延迟裂纹。所以P91材料在在焊接过程中对焊前预热温度、焊接电压、电流参数及焊接线能量控制要求极高。焊接过程中要保持300℃以上的层间温度,还要保证一次性连续焊完,焊后还需立即进行热处理。
鉴于P91材料的特殊性,又是首次在分公司进行焊接,无焊接经验可以借鉴,对分公司静设备专业是一个严峻的挑战。既然已经没有退路,只能迎难而上。为顺利完成此次12道焊口的高难度焊接工作,确保焊接质量,乌鲁木齐分公司大检修指挥部积极组织施工专题会议,研究施工方案,依据公司P91焊接工艺评定(PQR)和预焊接工艺规程(WPS)文件及电力行业DL/T869-2012焊接规程,制定了WPS焊接工艺卡,编制了热处理工艺卡。施工前,对作业人员进行了技术交底培训,对施焊焊工进行了严格的资质审查。作业前进行了充足而精心的准备,采购符合GB/T47018标准的ER90S-B9氩弧焊丝和R717焊条,准备好定位块、水溶纸;落实纯度99.99%的纯氩气,挑选性能稳定的电焊机并检查落实设备完好;对热处理设备进行了调试。
此次工作任务是在原9.8MPa高压蒸汽管道上断口安装6台高压焊接阀门,故12道焊口均为固定口,现场焊接条件比较苛刻。P91材料的焊接,氩弧焊打底是重要的控制环节,也影响着整道焊口的焊接质量。打底时的冲氩保护尤其重要,一旦冲氩保护不好,焊缝根部极易出现氧化,一旦氧化就意味着失败。阀门安装前,焊缝二侧塞满了水溶纸,焊口组对时为防止错边,使用定位块进行固定,然后二侧的焊口用水溶纸缠上,留出一个小孔插氩气管进行冲氩保护,确保管道内部为无氧环境。所有准备工作做完后,对焊缝进行预热,预热温度为230℃。到达预热温度后,开始打底及填充,在整个焊接过程中,随时监控层间温度,每道焊口的焊接要求连续焊完。整个焊接完成后,二小时内按照热处理工艺卡要求以120℃/小时的升温速率进行焊后热处理,恒定温度为760℃左右,保温时间2小时。随后以150℃/小时的速率降至常温,整个热处理的时间过程为12.5小时。热处理完毕降至常温后进行硬度测试,母材区、焊缝区及热影响区硬度标准范围为180-255HB。每道焊缝现场实测值母材区、热影响区、焊缝区三处平均硬度值平均为190HB。
每道焊口焊接及热处理完毕进行了RT射线检测,12道焊口拍片72张。美中不足的是10#焊口有二张片子不合格,经返修后合格,一次拍片合格率为97.2%。
乌鲁木齐分公司之前在净化装置也多次进行15CrMoG、12CrMoVA热力系统管道的施工焊接,此次空分装置9.8MPa高压蒸汽管道阀门的焊接,填补了机电公司在热力系统管道施工中P91材料焊接的空白,在热力系统管道施工方面也积累了一定的经验。