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【摘 要】与P91钢相比，P92对温度的敏感性更高，焊接过程中如果不采取合理的控制手段，可能会出现诸多缺陷，比如细小裂纹、夹渣、未熔合等，因此要加强P92钢焊接过程中质量控制，并采用无损检测技术保证焊接质量。本文就针对P92钢焊接质量管理及无损检测技术进行研究。
【关键词】P92钢；焊接；质量管理；无损检测
1 P92焊接特性
SA335-P92钢是在P91钢中增加了2%左右的钨，降低约0.5%的钼含量，并加入少量硼，而形成一种新型的高强度、高韧性细晶，其体现出热膨胀系统更小、导热性及抗热疲劳性更高等优势，故在超临界机组主蒸汽管道中的应用十分广泛。但是相比P91而言，P92对温度的敏感性更高，其基本焊接工艺是小线能量、快速焊接，如果焊接质量控制不当，极易出现细小裂纹、夹渣、熔合等缺陷，故P92焊接过程中要对其预热温度、层间温度、线能量输入及热处理温度等指标进行严格控制，采用全过程旁站监督质量控制来保证焊缝质量。P92钢常用的焊接方法包括埋弧焊、手焊条电弧焊及手工钨极氩弧焊等。
2 P92钢焊接质量控制
2.1 焊前预热
通常焊预热采用远红外加热法，工艺控制方面，要尽量控制热影响区宽度，以免出现裂纹，且管道内外壁间温度差不得超过20℃。预热前要注意校验热处理设备，要求温控仪具备环境温度自动补偿功能，加热时加热器的宽度、均温区、厚度及保温层宽度等均要与工艺要求相符。理论上氩弧焊打底要求预热温度为150 ℃，不过在实际操作过程中为了提高与手工焊接预热温度衔接的紧密性、减少停工次数，可适当将打底温度提高至200 ℃。层间温度控制在205～300 ℃范围内；且预热温度达到205 ℃后要对层间温度进行不定期测量，一旦超过270 ℃则立即停止施焊，温度降至210 ℃时再进行施工。
2.2 氩弧焊
进行氩弧焊、定位焊前要进行背面充氩以保护熔池，充氩流量控制在每分钟20L，直至氩气从坡口间隙轻微溢出。定位焊长度20～30mm，厚度至少3mm以上，焊点均匀分布于整个圆周，且数量不得小于3个。采用两人对称焊进行氩弧焊打底，采用直径2.4mm焊丝，焊接电流范围110～125A，氩气流量控制在每分种10L。对透度情况进行密切观察，如未焊透则要在机械清除后二次施焊。焊接第二层氩弧打底时，为保证打底质量要持续充氩。完成打底后要进行自检，如存在过烧、氧化反应等则要打磨后重新打底。焊接过程中，要保持各个焊接工序的连续性，从焊口点固、打底再到填充、盖面等，中断时间不得超出12h；如无法避免必须停工，则要做焊后热处理。
2.3 手工电弧焊填充盖面
手工电弧焊施焊前同样进行焊前预热，温度范围205～250℃；焊接时层间温度则不得超出300 ℃；焊条直径2.5mm，采用80～90A的焊接电流；焊条直径3.2mm，则采用110～130A的焊接电流。第4层以上采用多层多道焊接工艺，注意焊后焊条头的长度控制，以免焊条药皮发红脱落导致保护失效。在不影响焊缝质量的前提下，为减小熔池体积、一次结晶的晶粒尺寸，可以适当加快焊接速度。每焊完一层要对焊层的厚度、宽度等进行测试，保证焊道厚度小于焊条直径，且单焊道摆动宽度小于焊条直径的4倍。层间接头适当错开10mm，焊条收弧时要待填满弧坑后再慢慢离开熔池。完成每层焊道均需进行打磨、清理、自检，防止出现弧坑裂纹，质量无误后再进行下层施焊。需要注意一点，即采用小直径焊条进行多层多道焊接容易导致接头过多，此时需要合理布置焊道，以免焊接中间接头错开，或者坡口边缘出现死角；将未融合、夹渣等缺隐及时消除、清理掉，且为防止局部温度过高出现弧坑裂纹，尽量同时在一处收弧。
2.4 埋弧焊填充盖面
填充盖面采用埋弧焊法来进行。先用氩弧打底焊2层，再进行手工焊2～4层，至三分之一壁厚再进行埋弧焊，注意最小厚度至少在10mm以上。转埋弧焊前电加热状态要始终保持，如果层间温度下降则在进行埋弧焊前要再进行预热，保证其温度处于205～220 ℃范围方可焊接。焊后进行热处理，焊接冷却至80～100 ℃恒温2h，再升温至300～350 ℃恒温2h，消氢处理后再进行自然冷却。回火热处理温度控制在750～770℃，恒温7h；当温度不超过500 ℃时，控制升温速度每小时不得高于150℃；当温度超出500 ℃时，控制升温速度每小时不得大于120 ℃。降温时控制降温速度每小时不得高于150 ℃。
3 P92钢无损检测技术
由于P92钢对温度敏感性较高，焊接过程中如果处理不当容易出现细小裂纹、未融合、夹渣等缺隐，故焊缝质量检测十分重要。现阶段常用的无损检测方法包括以下几种：首先，射线检测，P92钢在焊接时要求整个焊接工序一次性焊接完毕，射线检测相对成本较高、速度慢，实际探伤中对位置空间有要求。其次，超声波检测，该方法对检验管径厚度要求比较宽泛，可检验较厚及不同壁厚的管对接焊缝，且对现场环境要求较低，在检测厚壁管过程中，面积状缺隐检出率较高。再次，磁粉检测，适用于铁磁性原材料，对零部件与焊接接头表面及近表面的缺隐可获得较高的检测率。最后，渗透检测，适用于非多孔性金属材料、非金属材料的表面开口缺陷等。由此可见，超声波检测及磁粉检测适用于P92钢焊缝质量检测，下文主要针对超声波检测进行分析。
3.1 超声波检测
在P92钢中，声波的声速与普通碳钢有很大差别，其对声波的衰减系数也差异巨大，声速不同，实际探伤中探头的K值也会发生明显变化，从而影响到缺陷的定位与定量。对P92钢焊缝进行超声波检测，要根据相关标准规定在标准试块与对比块上进行校准，以保证检测的准确性，对比试块的材料尽量被检管材相同，或者声学性能相近，故可专门制定P92对比试块。在进行超声波检测前，可先采用普通碳钢CSK-IB试块对探头K值进行校验，再依据被检试件壁厚选取相应P92材质RB对比试块制作距离-波幅曲线。采用P92对比块进行校准时，超声主声束要垂直对准反射体的轴线，以校验系统扫描线性及灵敏度，最大程度上避免声速不同对缺隐定位及定量的影响。
3.2 缺陷波的常规分析
缺陷波波形呈锯齿状，波底宽、根部有次波，可能存在夹渣缺陷。如果波形在基线上出现密集反射波，且波高不等，探头作定点转动则波形会此起彼落，可能存在密集气孔问题。探头与焊缝方向平行移动，波形迅速升高又快速消失，可能存在单个气孔。探头与焊缝方向平行移动，反射波的位置、高度未出现明显变化，则存在未焊透的缺陷。如果反射波形状清晰而尖锐，波幅较高，定点转动探头则反射波会出现明显错动，波高消失时有较大转角，可能存在裂纹现象。如果反射波呈直上直下的尖锐形状，且开口窄、根部无杂波，在焊缝两侧以同次波检测，反射波高差较大，让明存在坡口未熔合的缺陷。
参考文献：
[1]林学森，樊晨超，朱乃祥.超超临界机组新型耐热钢T/P92焊接监理工作[J].电力建设，2011（10）.
[2]宿修平，苏德瑞. P91钢焊缝缺陷检测及原因探讨[J].华北电力技术，2010（4）.
[3]孙增伟.超临界机组SA335-P92主蒸汽厚壁管焊接工艺[J]. 内蒙古电力技术，2011（5）.
[4]李光海，沈功田，李鹤年.工业管道无损检测技术[J].无损检测，2013（2）.
[5]欧阳杰，冯砚厅，王庆. P92钢焊接及焊后热处理中的问题分析[J].河北电力技术，2008（3）.
【关键词】P92钢；焊接；质量管理；无损检测
1 P92焊接特性
SA335-P92钢是在P91钢中增加了2%左右的钨，降低约0.5%的钼含量，并加入少量硼，而形成一种新型的高强度、高韧性细晶，其体现出热膨胀系统更小、导热性及抗热疲劳性更高等优势，故在超临界机组主蒸汽管道中的应用十分广泛。但是相比P91而言，P92对温度的敏感性更高，其基本焊接工艺是小线能量、快速焊接，如果焊接质量控制不当，极易出现细小裂纹、夹渣、熔合等缺陷，故P92焊接过程中要对其预热温度、层间温度、线能量输入及热处理温度等指标进行严格控制，采用全过程旁站监督质量控制来保证焊缝质量。P92钢常用的焊接方法包括埋弧焊、手焊条电弧焊及手工钨极氩弧焊等。
2 P92钢焊接质量控制
2.1 焊前预热
通常焊预热采用远红外加热法，工艺控制方面，要尽量控制热影响区宽度，以免出现裂纹，且管道内外壁间温度差不得超过20℃。预热前要注意校验热处理设备，要求温控仪具备环境温度自动补偿功能，加热时加热器的宽度、均温区、厚度及保温层宽度等均要与工艺要求相符。理论上氩弧焊打底要求预热温度为150 ℃，不过在实际操作过程中为了提高与手工焊接预热温度衔接的紧密性、减少停工次数，可适当将打底温度提高至200 ℃。层间温度控制在205～300 ℃范围内；且预热温度达到205 ℃后要对层间温度进行不定期测量，一旦超过270 ℃则立即停止施焊，温度降至210 ℃时再进行施工。
2.2 氩弧焊
进行氩弧焊、定位焊前要进行背面充氩以保护熔池，充氩流量控制在每分钟20L，直至氩气从坡口间隙轻微溢出。定位焊长度20～30mm，厚度至少3mm以上，焊点均匀分布于整个圆周，且数量不得小于3个。采用两人对称焊进行氩弧焊打底，采用直径2.4mm焊丝，焊接电流范围110～125A，氩气流量控制在每分种10L。对透度情况进行密切观察，如未焊透则要在机械清除后二次施焊。焊接第二层氩弧打底时，为保证打底质量要持续充氩。完成打底后要进行自检，如存在过烧、氧化反应等则要打磨后重新打底。焊接过程中，要保持各个焊接工序的连续性，从焊口点固、打底再到填充、盖面等，中断时间不得超出12h；如无法避免必须停工，则要做焊后热处理。
2.3 手工电弧焊填充盖面
手工电弧焊施焊前同样进行焊前预热，温度范围205～250℃；焊接时层间温度则不得超出300 ℃；焊条直径2.5mm，采用80～90A的焊接电流；焊条直径3.2mm，则采用110～130A的焊接电流。第4层以上采用多层多道焊接工艺，注意焊后焊条头的长度控制，以免焊条药皮发红脱落导致保护失效。在不影响焊缝质量的前提下，为减小熔池体积、一次结晶的晶粒尺寸，可以适当加快焊接速度。每焊完一层要对焊层的厚度、宽度等进行测试，保证焊道厚度小于焊条直径，且单焊道摆动宽度小于焊条直径的4倍。层间接头适当错开10mm，焊条收弧时要待填满弧坑后再慢慢离开熔池。完成每层焊道均需进行打磨、清理、自检，防止出现弧坑裂纹，质量无误后再进行下层施焊。需要注意一点，即采用小直径焊条进行多层多道焊接容易导致接头过多，此时需要合理布置焊道，以免焊接中间接头错开，或者坡口边缘出现死角；将未融合、夹渣等缺隐及时消除、清理掉，且为防止局部温度过高出现弧坑裂纹，尽量同时在一处收弧。
2.4 埋弧焊填充盖面
填充盖面采用埋弧焊法来进行。先用氩弧打底焊2层，再进行手工焊2～4层，至三分之一壁厚再进行埋弧焊，注意最小厚度至少在10mm以上。转埋弧焊前电加热状态要始终保持，如果层间温度下降则在进行埋弧焊前要再进行预热，保证其温度处于205～220 ℃范围方可焊接。焊后进行热处理，焊接冷却至80～100 ℃恒温2h，再升温至300～350 ℃恒温2h，消氢处理后再进行自然冷却。回火热处理温度控制在750～770℃，恒温7h；当温度不超过500 ℃时，控制升温速度每小时不得高于150℃；当温度超出500 ℃时，控制升温速度每小时不得大于120 ℃。降温时控制降温速度每小时不得高于150 ℃。
3 P92钢无损检测技术
由于P92钢对温度敏感性较高，焊接过程中如果处理不当容易出现细小裂纹、未融合、夹渣等缺隐，故焊缝质量检测十分重要。现阶段常用的无损检测方法包括以下几种：首先，射线检测，P92钢在焊接时要求整个焊接工序一次性焊接完毕，射线检测相对成本较高、速度慢，实际探伤中对位置空间有要求。其次，超声波检测，该方法对检验管径厚度要求比较宽泛，可检验较厚及不同壁厚的管对接焊缝，且对现场环境要求较低，在检测厚壁管过程中，面积状缺隐检出率较高。再次，磁粉检测，适用于铁磁性原材料，对零部件与焊接接头表面及近表面的缺隐可获得较高的检测率。最后，渗透检测，适用于非多孔性金属材料、非金属材料的表面开口缺陷等。由此可见，超声波检测及磁粉检测适用于P92钢焊缝质量检测，下文主要针对超声波检测进行分析。
3.1 超声波检测
在P92钢中，声波的声速与普通碳钢有很大差别，其对声波的衰减系数也差异巨大，声速不同，实际探伤中探头的K值也会发生明显变化，从而影响到缺陷的定位与定量。对P92钢焊缝进行超声波检测，要根据相关标准规定在标准试块与对比块上进行校准，以保证检测的准确性，对比试块的材料尽量被检管材相同，或者声学性能相近，故可专门制定P92对比试块。在进行超声波检测前，可先采用普通碳钢CSK-IB试块对探头K值进行校验，再依据被检试件壁厚选取相应P92材质RB对比试块制作距离-波幅曲线。采用P92对比块进行校准时，超声主声束要垂直对准反射体的轴线，以校验系统扫描线性及灵敏度，最大程度上避免声速不同对缺隐定位及定量的影响。
3.2 缺陷波的常规分析
缺陷波波形呈锯齿状，波底宽、根部有次波，可能存在夹渣缺陷。如果波形在基线上出现密集反射波，且波高不等，探头作定点转动则波形会此起彼落，可能存在密集气孔问题。探头与焊缝方向平行移动，波形迅速升高又快速消失，可能存在单个气孔。探头与焊缝方向平行移动，反射波的位置、高度未出现明显变化，则存在未焊透的缺陷。如果反射波形状清晰而尖锐，波幅较高，定点转动探头则反射波会出现明显错动，波高消失时有较大转角，可能存在裂纹现象。如果反射波呈直上直下的尖锐形状，且开口窄、根部无杂波，在焊缝两侧以同次波检测，反射波高差较大，让明存在坡口未熔合的缺陷。
参考文献：
[1]林学森，樊晨超，朱乃祥.超超临界机组新型耐热钢T/P92焊接监理工作[J].电力建设，2011（10）.
[2]宿修平，苏德瑞. P91钢焊缝缺陷检测及原因探讨[J].华北电力技术，2010（4）.
[3]孙增伟.超临界机组SA335-P92主蒸汽厚壁管焊接工艺[J]. 内蒙古电力技术，2011（5）.
[4]李光海，沈功田，李鹤年.工业管道无损检测技术[J].无损检测，2013（2）.
[5]欧阳杰，冯砚厅，王庆. P92钢焊接及焊后热处理中的问题分析[J].河北电力技术，2008（3）.