0 引言

长春东南热电厂2×350 MW超临界机组工程，地处吉林省长春市双阳区奢岭镇刘家屯。由于地理位置的特殊性、冷暖变化剧烈，10月上旬左右环境温度就已经降到了5℃以下，超过了DL/T 869—2012规定的T91/P91钢施焊的最低环境温度要求。加之工期紧张、验收严格，给T91/P91钢管施工焊接质量带来了困难。

经过五四个性解放的洗礼，以曾树生为代表的新一代女性在觉醒之后虽然面临着黑暗的社会环境，复杂的人生境遇，但觉醒后的新女性依然根据自己的本性做着自己的选择，进行着艰难的蜕变与成长。

然而，当环境温度低于5℃时，T91/P91钢管采取何种可靠的焊接措施保证其质量，目前我国还没有人进行较深入的研究。因此，必须要考虑T91/P91钢管冬季焊接施工问题。本文结合T91/P91这种耐热钢的焊接特点，主要从人、机、料、法、环、测6个方面对产生焊接缺陷的原因进行讨论分析，对影响焊接质量的几个主要环节或因素采取针对性强的措施进行控制。

MNIST数据集中包含了60000个灰度图片，图片的内容是手写的0-9阿拉伯数字。每张图片的分辨率为28×28=784像素，每一幅图都属于十个类别中的一类。本文直接使用像素的灰度值作为输入。在实验中，两个算法都先使用PCA将数据降维到55维，再运行各自的降维过程将数据降到2维。两个算法的perplexity参数都设置为30，在最小化目标函数的过程中都进行20000次迭代。

1 T91/P91钢的特点及焊接性分析

T91/P91钢是美国20世纪80年代新开发的高温耐热钢，在超临界发电机组锅炉过热器系统、再热器系统上应用广泛。在相同工况参数的情况下，采用T91/P91钢代替T22/P22钢，能够大大减小管材壁厚、减少钢材用量，同时弥补了珠光体耐热钢在600～650℃温度区域无法使用的空白。

低温环境下的焊接作业对电焊工技能要求非常严格，焊工除了经过具有针对性技能培训，能够熟练掌握T91/P91钢管的焊接技术、取得上岗资格证和相应焊接资质外，还能够严格按照焊接工艺卡进行操作，改变使用大电流、宽焊道、厚焊道焊接厚壁珠光体耐热钢的习惯，把焊工的工艺意识由提高焊接效率转移到保证焊接接头的内在质量上。同时，焊工要具有良好的责任感，不因现场工作环境差、气候恶劣等因素而改变工作态度，焊接过程中需集中精力、不为外界因素所打扰，焊后应仔细检查、每一道工序经检验符合要求后，方可进行下道工序，否则禁止下道工序施工。焊后若发现存在缺陷需立即清除，以保证焊接质量。

2 焊接缺陷类型及影响因素分析

焊接接头质量的好坏直接影响着钢材使用的稳定性、安全性，而焊接缺陷的大小及形式是评判焊接接头质量好坏的重要指标。根据焊接缺陷形成方式可分为两类，一类是在焊缝表面或内部产生的不连续缺陷，如裂纹、气孔、未熔合等，通过肉眼观察或无损探伤能够检测出来，此类缺陷多是由于焊工操作技能、焊接材料、焊接工艺等措施采取不当时所造成的；另一类焊接缺陷是焊接接头热处理后所形成的金相组织不符合规定要求，这类缺陷无法在焊后通过常规的探伤检测手段来测定，热处理后硬度试验只能够间接地反映组织状态，此类缺陷是由于焊前预热、焊接过程中层间温度、热输入、焊后热处理等参数控制不当所引起的，可通过优化焊接工艺参数来控制［3］。

全面贯彻落实“三条红线”，编制完成《太湖流域水量分配方案》并通过了水利部审查，启动新安江水量分配方案编制工作,认真做好最严格水资源管理制度考核、评估各项准备工作；完成水资源监控能力年度建设任务，部分站点已投入运用；积极推进上海迪士尼等重点项目取水许可管理，加强水资源论证，许可项目水量平均核减15%左右,组织完成节水型社会建设试点中期评估和验收有关工作；《太湖流域水功能区管理办法》经水利部印发实施，有力促进了太湖流域的水功能区监督管理工作。

  

图1 低温环境下焊接缺陷影响因素及产生原因

3 低温环境下焊接质量控制措施

3.1 焊口及周围环境温度控制

按照DL/T 869—2012规定B－Ⅲ类钢材施焊的最低环境温度不低于5℃［4］，对于低温环境下T91/P91钢管焊接时，首先要提高管口及其周围的环境温度。通常焊接之前需要根据现场施焊作业面周围特点搭设具有针对性的保温棚，保证不漏风、保温性强，同时在作业面内放置充足的取暖设施，并且每个保温棚内配设防冻性好的温度计，随时记录作业面内的温度；局部测温可选用红外测温仪对局部温度进行抽检，确保焊接施工环境温度达到施工标准。在低于规定的最低温度时应停止焊接，直到温度回升至要求的最低温度以上。保温及升温措施如图2所示。

  

图2 焊接作业面温度控制

3.2 提高焊工操作技能

与T9/P9钢相比，T91/P91钢焊接裂纹的敏感性明显减弱，焊接性有所改善，但是这并不意味着在所有的情况下都能获得满意的接头性能［1］。该钢焊接的主要问题是冷裂纹敏感性较强、淬硬倾向大以及一定的热裂纹倾向，同时也不可忽视接头性能的弱化（即焊缝区韧性恶化和热影响区的软化）［2］。在施工现场，即使严格按照T91/P91钢管焊接工艺评定执行操作，焊缝也往往会产生焊接缺陷，尤其在温度低、风力大的环境条件下焊接时问题更加突出，因此必须对低温环境下T91/P91钢管焊接质量问题给予足够重视。

3.3 焊接材料洁净化

（2）为防焊口根部氧化，要求第1层、第2层氩弧焊打底采用内部充氩。充氩保护范围以坡口中心为准，每侧各100～300 mm处，用水溶性纸封堵管口，做成密封气室，用细不锈钢管压扁后伸进对口间隙处充氩，如图4所示。充氩时用打火机放在坡口处检查，当火焰熄灭时表示空气排尽，可以施焊。

3.4 焊接设备性能达标

由于受低温环境的影响，现场焊接设备应具有较高的耐寒性，确保焊接设备输出电流的稳定性不会因温度下降而发生较大的变化，而且要求焊机焊接特性良好、稳定可靠，综合多方面因素考虑，现场施工焊接设备建议使用逆变式焊机。

3.5 焊接工艺规范化

再者，学校应积极举办体育比赛、体育项目表演、校园体育文化节等活动，增强校园体育文化氛围，丰富学生的课外活动，使学生劳逸结合，在学习的同时释放压力、振奋精神。

外部环境温度降低会对焊工技能、焊接材料、机械设备、焊接工艺参数等因素产生直接的影响，焊接时焊缝易出现未熔合、气孔等缺陷，焊口一次探伤合格率偏低，造成焊接接头质量下降。为确保T91/P91钢管的焊接质量，针对温度环境的特殊性，本文主要从人、机、料、法、环、测6个方面对T91/P91钢焊接缺陷产生的原因进行了讨论分析，并绘制如下 “宝塔形树图”，如图1所示，并从中找出关键的控制点，采取有效的控制措施及施工方法，以满足焊接的质量要求。

（2）层间温度的控制 在整个焊接过程中，焊口层间温度要严格控制在焊接工艺所规定的温度范围内200～300℃，层间温度过高、过低都不利于接头缺陷和性能控制。实践中发现，层间温度偏差较大，仅依靠热电偶测温不能反映真实的层间温度，易造成层间温度超标。为确保层间温度差不超过允许值，可采用便携式远红外测温仪对层间温度辅助测温，以达到较好的效果。

由于T91/P91钢管合金含量高、淬硬倾向大、可焊性差，焊接过程中易产生焊接缺陷，因此对其焊后无损检测方面要严格控制，以减少漏检和误判。例如对于厚壁T91/P91钢管焊接接头内部缺陷的无损检测，应首先选用超声波检测，因为管道越厚，射线检测透照时间长，所得到的底片灰雾度高、灵敏度较低，导致对缺陷的检出率较低，同时用超声波检验方法评定缺陷时，不应只根据标准部分条款进行定量判定，还应对缺陷的性质逐一加以鉴别［5］。

（1）预热温度的控制 低温环境下，管口温度较低，散热速度快，突然将温度提升至金属熔融温度，会导致管材骤然开裂，因此，对T91/P91钢管焊前预热，对防止产生冷裂纹、改善接头组织和减少焊接残余应力起到重要的作用。通常T91/P91钢管氩弧焊预热温度为：150～200℃，焊条电弧焊预热温度：200～250℃。为保证低温环境下管道预热温度达到工艺要求，焊前预热措施应在防风保温棚内进行，以减缓热量散失；加热方式应采用自动控制远红外电加热，热电偶对称分布于坡口两侧，且不少于2个，热电偶距离坡口边缘25～35 mm；加热时，保温材料必须覆盖整个加热器，且保温材料应包厚一点。

（4）热处理质量控制 热处理是T91/P91钢管焊接的重要环节，对其焊接接头作相应的高温回火处理，可以降低焊接接头的残余应力，改善焊缝金属组织和性能，对焊缝金属的最终质量起决定性作用。为防止焊接接头热处理过程中受周围环境温度的影响散热速度过快，加热之前应采取合理的保温措施，保证焊接接头不受低温环境影响。T91/P91钢管焊接完成后，必须进行马氏体转变，即先冷却到100～120℃，恒温1～2 h后再进行焊后热处理。焊后热处理温度根据焊材熔敷金属中Mn，Ni含量在（760±10） ℃范围内调整热处理的回火温度，如w（Ni＋Mn）＜1.0%可取 770 ℃即上限值， 1.0%≤w（Ni＋Mn）＜1.5%回火温度为760～765 ℃， 但回火温度绝对不能超过775℃这一上限；焊接热处理的升、降温速度均≤6 250/壁厚（℃/h），且不高于150℃/h，降温至300℃以下时可不控制，在保温层内缓冷至室温，焊接热处理过程参照图3所示的曲线。在热处理过程中，还应注意对焊接接头内外壁温度差的控制，保证回火的完全性，使焊缝具备与母材相近的性能，同时禁止在雨雪天进行焊接热处理，防止冷裂纹产生，以达到提高焊接质量的目的。

  

图3 预热及焊后热处理曲线图

3.6 无损检测准确性控制

（3）热输入控制 低温环境下，对热输入的控制要求很高，热输入的大小对焊缝及其热影响区的性能也有很大影响。热输入过大，晶粒尺寸生长越大，易形成魏氏组织、粗大晶粒和网状晶界，降低焊缝冲击韧性、增大冷裂倾向。实践经验证明，采用小的热输入，如小的焊接电流、低电弧电压、窄焊道薄焊层、较快的焊接速度、较小直径的焊条可以防止产生过热组织和晶粒粗化，提高焊缝冲击韧性。

3.7 其他控制措施

（1）焊件在组对前应将坡口面及附近母材的油、漆、垢、锈等清理干净，直至露出金属光泽。对接接头清理范围为坡口两侧各宽10～15 mm。

多媒体技术能够将教师所要讲授的教学内容更加直观地展现在学生们的眼前，但是这种“方便”“直观”的背后也隐藏着一些弊端。正是因为多媒体技术的直观，使学生在学习过程中减少了对文章内容的想象，影响了学生想象力的培养。另外，在运用多媒体技术教学时，老师可以把应用他人的感悟直观地呈现到学生的面前，这种方法虽然能够强化学生的理解能力，但是也在一定程度上影响了学生的思考。

焊接材料包括焊条、焊丝、保护气体等。焊条、焊丝应按焊接工艺评定书中所使用的牌号对应购买，购买的焊材除了具有焊材质量保障书证明文件外，还应在焊前做工艺性操作试验、复查焊材成分及力学性能指标是否满足要求。由于环境温度低，焊接过程中焊条应长期放入保温筒中保温，焊丝放入特制的包装盒中，避免水气等侵入焊条、焊丝中，影响焊接质量。焊接保护气体使用前应进行纯度检验，气体不纯应及时更换。焊接前还应进行试焊以调节合适的保护气体流量、焊枪倾角，使气体能保护充足。

  

图4 T91/P91管道充氩方式

（3）打底时一人施焊，另一人在另一侧监督，避免根部产生缺陷，保证打底焊缝质量，氩弧焊打底焊层厚度应控制在2.8～3.2 mm。焊条电弧焊填充和盖面时，单层焊道厚度不大于所用焊条直径，摆幅不能超过焊条直径的3倍，多层多道焊接时，焊接接头应相互错开，盖面层焊缝应圆滑过渡到母材。中大孔径管道和锅炉密排焊口宜采用两人对称施焊，且焊接工艺参数一致。

（4）为保证焊接质量，必须加强对焊缝层道间的清理，用钢丝刷或锋钢锯条除去夹渣、飞溅等，但不可使用榔头、錾子过重敲击，以免产生裂纹。

（5）施焊应连续完成，若被迫中断时，应采取防止裂纹产生的措施。再焊时，应仔细检查并确认无裂纹后，方可按照工艺要求继续施焊。

华觉明:在国内,有一种将工艺美术代替传统工艺的倾向。其实,工艺美术只是传统工艺的一部分,在传统工艺的十五个部类中,有八类是工艺美术。在陶瓷行业中,生产得更多的是日用品,土布生产出来在日常生活中使用,这些都不是艺术品。一直以来，由工艺美术行业代表中国参加国际手工艺理事会,这种情况应当有所改变。工艺美术行业制作的是带有艺术性的产品,但不是手工艺产品的全部。

4 质量验收

在现场施工中，通过采取以上焊接质量控制措施，按照 《火力发电厂焊接技术规程》的标准，对焊接接头进行无损检验，T91/P91钢管焊接接头一次合格率明显提高，达到了98%以上，热处理后焊缝的硬度值均不超过母材布氏硬度值+HBW100，且不高于HBW300，符合规范要求；对部分T91/P91钢管焊缝抽检进行金相组织显微观察，结果如图5所示，由图5看出，T91/P91钢管焊缝经高温回火热处理后，组织状态为回火马氏体组织，马氏体板条清晰可见。

  

图5 焊缝金相显微组织

5 结语

基于对T91/P91钢管焊接性及焊接缺陷产生的主要因素分析，并结合了对以往的冬季施工措施的研究，得出了在低温环境条件下，影响焊接质量的因素更多地在于焊接施工环境可控性、焊工操作水平、焊接设备稳定性及焊接工艺参数变化等。通过提高管道及周边环境温度，强化焊工操作水平、工作意识，控制预热温度、层间温度、热输入和改变焊后热处理、保温等多项措施，可避免低温环境下焊接缺陷的产生，保证了焊接接头质量。实践表明：T91/P91钢管现场焊接质量控制措施完全合理，符合科学要求，可以在施工现场进行推广应用。

参考文献：

［1］王丽娟.SA－335P91钢焊缝结晶裂纹产生机理［J］.电焊机，2012， 42（9）： 70－74.

［2］黄向红.P91钢的焊接特点及工艺［J］.机械设计与制造，2011（6）： 263－265.

［3］袁黎明，何 丹，李 琳.中大口径P91工艺管道施工焊接质量控制［J］.焊接技术， 2016， 45（9）： 55－58.

［4］国家能源局.DL/T 869—2012火力发电厂焊接技术规范［S］.北京：中国电力出版社，2012.

［5］李振山，严 正，柳志明，等.P91/P92钢管道焊接接头的无损检验［J］.电力建设， 2010， 31（8）： 94－99.