12Cr1MoVG 无缝钢管和 P91/P92 钢管在焊接工艺上有显著区别,P91/P92 的焊接工艺要比 12Cr1MoVG 复杂得多,对每一步的控制都更为严格。
化学成分与焊接难度
12Cr1MoVG:属于低合金耐热钢,成分中含有铬(Cr)、钼(Mo)和钒(V),钒的加入使其淬硬倾向增强,焊接难度比 15CrMoG 大(哪种无缝钢管焊接更复杂,12Cr1MoVG还是15CrMoG? - 天津188金宝博销售集团有限公司)。
P91/P92:属于高级马氏体耐热钢,除了铬、钼、钒外,还含有铌(Nb)、氮(N)和钨(W),其合金含量更高,组织更复杂,淬硬倾向比 12Cr1MoVG 强得多,因此,焊接难度呈几何级数增加。
预热温度
预热是防止冷裂纹的关键,由于淬硬倾向不同,两者对预热温度的要求也不同。
12Cr1MoVG:预热温度一般控制在250℃ ~ 350℃。
P91/P92:预热温度要求更高,通常在200℃ ~ 300℃,但在一些严格规范下,为确保热影响区(HAZ)的组织性能,最高可预热至350℃。
焊后热处理(PWHT)
焊后热处理是消除残余应力、改善组织和恢复性能的必要步骤,也是两者最大的区别之一。
12Cr1MoVG:热处理温度一般为715℃ ~ 745℃。
P91/P92:热处理温度要求更高,通常为730℃ ~ 780℃,在这一温度区间内,需要严格控制保温时间和冷却速率,以确保马氏体组织充分回火,并析出所需的碳氮化物相,如果温度过高或过低,都会导致材料性能严重劣化,甚至报废。
焊接材料
选择与母材成分匹配的焊材至关重要。
12Cr1MoVG:选用含钒(V)的低氢焊材,如 E5515-B2V。
P91/P92:选用含铬、钼、钒、铌和氮的专用焊材,如E9015-B9或E9115-B9,这些焊材的成分非常精确,以确保焊缝和热影响区的组织性能与母材一致,避免在长期高温下因性能差异而导致焊缝失效。
总结
| 特性 | 12Cr1MoVG | P91/P92 |
|---|---|---|
| 淬硬倾向 | 强 | 非常强 |
| 预热温度 | 250℃ ~ 350℃ | 200℃ ~ 350℃,通常要求更精确 |
| 焊后热处理 | 715℃ ~ 745℃ | 730℃ ~ 780℃,温度和时间控制更严格 |
| 焊材选择 | 含V的低氢焊材 | 含V、Nb、N等元素的专用焊材 |
| 焊接难度 | 复杂 | 非常复杂,容错率极低 |

12Cr1MoVG 与 P91/P92 同属耐热钢,但合金体系、组织类型截然不同,导致焊接工艺在“预热-热输入-热处理-检验”全链条上差异显著,以下是天津188金宝博销售集团有限公司精心总结的按工序逐项对比,便于现场快速区分。
| 工序 | 12Cr1MoVG(低合金珠光体耐热钢) | P91 / P92(高合金马氏体耐热钢) |
|---|---|---|
| 材料体系 | Cr-Mo-V(Cr≈1 %) | Cr-Mo-W-V-Nb-N(Cr≈9 %) |
| 组织类型 | 珠光体+少量贝氏体 | 淬火马氏体 |
| 预热温度 | 250–350 ℃ | 200–300 ℃ |
| 层间温度 | ≤ 350 ℃ | ≤ 300 ℃ |
| 热输入 | 15–25 kJ/cm(可稍宽) | 严格 12–18 kJ/cm,过高易粗晶 |
| 焊后热处理 PWHT | 720–760 ℃ 回火,恒温 1–2 h | 730–780 ℃ 回火,恒温 2–4 h,且必须保证 760 ℃ 左右才能充分回火马氏体 |
| 硬度控制目标 | 焊缝+HAZ ≤ 270 HB | 焊缝+HAZ ≤ 250 HB(P91)/ ≤ 220 HB(P92) |
| 常见缺陷 | 冷裂纹、再热裂纹 | 冷裂纹、再热裂纹、Ⅳ型裂纹 |
| 焊材匹配 | E5515-B2-V(R317)或 ER55-B2-MnV | 专用:E9015-B9(P91)、E9015-G(P92)或 ER90S-B9 |
| 检测比例 | 100 % RT + 10 % UT | 100 % RT + 100 % UT + 100 % 表面 MT/PT |
| 现场返修 | 局部预热即可 | 必须整体回火,局部返修后需二次整体 PWHT |
关键差异总结
12Cr1MoVG 工艺窗口“中等复杂”,预热 250 ℃ 起步、回火 720 ℃ 即可;P91/P92 属“高精工艺”,预热虽低但热输入更严,回火必须顶格 780 ℃ 且容不得温度偏差,否则硬度骤降或回火不足均会导致早期失效。
总而言之,P91/P92 钢管的焊接工艺是基于 12Cr1MoVG 的升级版,对每个环节都提出了更高的技术要求,其目的是为了在更高的工作温度下保持优异的性能,而这些性能是通过极其严苛的焊接和热处理工艺来保障的。
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