P91合金钢管可按现有方法进行电弧焊接,包括可用氩弧焊接(TIG)方法进行焊接。焊条和焊剂的选择,应当尽量使焊缝和母材的化学成分一致或接近,使焊接金属具有与母材相同或更好的蠕变和持久强度。由于该钢对热裂纹不敏感,施焊前预热到150~200 ℃时也不会出现裂纹,并可与各种钢,如P22钢(珠光体耐热钢)、X20CrMoV121(马氏体耐热钢)和TP304H(奥氏体耐热钢)等钢焊接,以下介绍 P91合金钢管的焊接情况:
a) P91合金钢管和 P9合金钢管焊接时,可选用9Cr-1Mo(T9)或改进的9Cr-1Mo(T91)焊条,壁厚大于25 mm 的管道采用后者,预热温度为200 ℃,焊接后缓慢冷却到室温,然后在730 ℃以上温度回火;
b) P91合金钢管与 10CrMo910合金钢管焊接时,焊接材料要与 10CrMo910 相匹配, 730 ℃时应力释放后应在空气中冷却2 h,由于这两种材料焊接部位有一个脱碳区,若采用 10CrMo910 焊条焊接,要保证焊接金属的含碳量够高,以满足持久强度的要求;
c) P91合金钢管与 P22合金钢管焊接时,焊条可选用 2.25Cr-1Mo 焊条,预热温度为200 ℃,焊接后缓慢冷却到室温,然后在700~725 ℃下回火,也可先在 P91合金钢管侧堆焊 5Cr1-1Mo 焊条,然后再与 P22 钢焊接;
d) P91合金钢管与 X20CrMoV121 焊接时,要用两者相匹配的焊接材料,如 P91 钢焊条,预热温度为250 ℃,焊后缓慢冷却到80~100 ℃,在750 ℃以上温度回火;
e) P91合金钢管与 TP304H 焊接时,用 Inconel 182Ni 基合金焊条,预热温度为200 ℃,焊后冷却到室温,在700~730 ℃回火。
以上焊后的热处理温度取决管子壁厚,小直径管道处理0.5 h,大直径管道以壁厚每25 mm处理1 h。由于 P91合金钢管蠕变强度高,在同样条件下,管道壁厚比采用 P22 钢要薄,焊缝填充金属量相对要少,但 P91 钢对焊缝 IV 型裂纹敏感,因此,要尽量减少 P91 钢材中的系统应力,对壁厚大于12.5 mm的管道,要求在焊后冷到100 ℃以上即回火。