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A312,TP347H稳定化热处理工艺改进

1、背景

A312TP347H因具有良好的高温耐氧化、耐磨、耐蚀及其热稳定

性而被广泛应用于电站、化工等行业。神华煤直接液化项目是我国煤

直接液化关键技术研究国家863计划项目之一，工艺管道材质种类

多，其中A312TP347H被大量安装在与反应器相连接的管道中，管

内介质为固、液、气三态混合的油煤浆，最高运行温度455℃（设计

温度482℃），最高运行压力19.188MPa（设计压力20.55MPa），管

道设计技术条件要求对其进行焊后稳定化热处理。

为了消除应力焊接残余应力，提高A312TP347H的抗晶间腐蚀

能力，根据设计给出的工艺对焊缝进行了稳定化热处理处理，然而在

对完成稳定化热处理的焊缝进行表面酸洗钝化处理后，部分焊缝出现

表面裂纹，且随着壁厚的增加，裂纹程度更严重。经分析，稳定化热

处理工艺是出现裂纹的主要原因。

2、材料特性

A312TP347H在ASME中归类为P-NO.8，与我国18-8型奥氏

体耐热钢比较相近，为单相奥氏体组织，具有较好的耐高温和耐腐蚀

性能。

3、稳定化热处理的作用

A312TP347H奥氏体不锈钢组织为单相奥氏体，焊后易出现晶间

腐蚀、应力腐蚀开裂。因此A312TP347H含有的稳定化元素Nb+Ta，

在经过890℃以上的稳定化温度时，能形成稳定碳化物（由于Nb能

优先与碳结合，形成NbC），大大降低奥氏体中Cr23C6的含量，起

到了牺牲Nb元素保护铬元素的目的。进行这种退火可以将碳化铬完

全溶解，而特殊碳化物TiC或NbC不完全溶解，且在冷却过程中特

殊碳化物又充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消

除了晶间腐蚀倾向。

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4、施工中出现的问题，分析与解决

根据管道技术条件要求，现场执行的稳定化热处理工艺如下表（1）

稳定化热处理实际操作时，采用电加热板对焊缝区进行加热；硅

酸铝保温棉对其包扎保温，具体内容是按以下要求执行的：

1）加热宽度B：以焊口中心为基准，加热范围每侧不小于3倍

管壁厚且大于100mm。

2）保温宽度：以焊口中心为基准，保温范围每侧不小于5倍管

壁厚且大于250mm；保温采用厚度为大于80mm的硅酸铝耐火纤维

毡。

3）控温/测温热电偶：对每组加热器单独控温热电偶控制；

DN200-400设置2个测温点，外径大于DN400设置四个温控点（0°、

90°、180°、270°各设置一个温控点），以保证温度的加热均匀，尽量

保证整个焊口之间的温差在规定的范围之内。

4）稳定化热处理特殊要求：热处理时为减少氧化影响，减少氧

化物的生成，整个热处理过程中将管两端堵死，防止空气流动。

在稳定化热处理后的酸洗过程中，经PT检测，发现壁厚大于

37mm的部分管道在焊接区域出现大量裂纹：在弯管与直管连接的焊

缝立焊区域，且弯管外侧裂纹多于弯管内侧，焊道中间及焊道熔合线

部位均发现有裂纹存在。

根据现场施工情况，大部分裂纹主要发生在靠近管件或弯管相连

结的一侧的焊缝上，且裂纹沿熔合线扩展；所有的焊缝裂纹均是在稳

定化热处理后出现的，初步推断这种