徐伟，冯英超，刘金平，吴闯

1.中国核工业二三建设有限公司霞浦示范快堆项目部 北京 102401

2.核工业工程研究设计有限公司 北京 101320

1 序言

P91钢是采用细晶化、微合金化冶金，以及控轧、控冷等工艺开发的一种新型马氏体耐热钢[1]。坡口角度是影响焊缝成形、焊接稀释率、熔合区形状的一个重要焊接工艺因素，甚至还影响焊接电弧的稳定性[2]。本文通过金相组织分析及力学性能试验，研究了不同坡口角度条件下接头的金相组织及力学性能，并对不同坡口形式下焊接效率进行分析，为后续P91管道自动焊的效率提升提供依据。

2 试验材料和试验方法

2.1 试验材料

母材采用SA355-P91材质、尺寸为φ406.4mm×40.49mm的管道。主要化学成分及力学性能见表1、表2[3]。

试验用焊接材料为GB/T 8110—2016《小型水电站机电设备导则》规定的φ1.0mm的ER62-B9焊丝，其主要熔敷金属力学性能见表3。

表3 ER62-B9熔敷金属力学性能

2.2 试验方法

试验采用U形坡口，三组试件坡口角度主要为7°、20°、30°，如图1所示。坡口由机械加工而成，焊前用砂轮机对坡口进行修磨，保证无油污及其他杂质。采用焊条电弧焊或TIG焊焊接打底焊道，焊接3mm以上后进行自动焊填充、盖面，并全程采用相同的焊接参数。

图1 三组试件坡口示意

试验采用自主研发的管道TIG自动焊设备，焊接位置为立焊，保护气体为99.99%Ar，全程气体流量为50～60L/min。自动焊填充、盖面焊接参数见表4。

表4 自动焊填充、盖面焊接参数

焊接完成后立即进行热处理，首先将试件温度降低至90℃保温2h进行马氏体转变[4]，再升温至760℃保温4h[5]，而后随炉冷却降至室温完成热处理。……