除破口附近的油污及铁锈，同时也要注意在打磨的时候不能损坏坡口角度及钝边的尺寸，这样会给将来的焊接造成一定的困难。
（4）焊接电源的选择
焊接电源：电源采用直流电，钨极氩弧焊焊接时采用正接法，焊条电弧焊时采用反接法。
4.3焊接材料
焊接材料的选用应该选用与母材化学成分相近的材料，即具有耐高温强度及耐腐蚀的焊接材料。同时应该对焊条进行烘干，因为焊接材料在空气中长时间放置会吸潮，这样一来会使氢的含量增加，影响焊接工艺，因而焊条需要进行烘干。SA-335P91马氏体钢在高温长时间服役有一定好处，保证焊缝熔敷金属高温的蠕变性能等，这是选择焊接材料时所必须要注意的。其焊接所需的钢管为日本住友金属提供的SA一335P91钢。
SA-335P91马氏体钢管道所以用焊材来源于两个国家（美国和德国），焊条为美国的E9015-B9，焊丝为德国的SG-10CrMoVNb91[12]。具体焊接材料的产品类型、美国ASME/AWSASME/AWS和欧洲BS-ENBS-EN标准如表4-1。
表4-1 SA-335P91钢焊接所用的焊接材料
产品类型 TIG焊丝 手工电弧焊条
AWS and BS EN SG-10CrMoVN E9015-B9
美国生产的E9015-B9焊条为碱性焊条氢气含量小于4ml/100g；一般的含氢量为2～3ml/100g，属低氢型的碱性焊条，但是不管属于什么类型的焊条都要进行烘干，而且烘干之后还得在保温箱内100～150℃[11]进行保温储存，这样便于在焊接时更加方便使用。
SA-335P91钢焊接所用的焊接材料（TIG焊丝和手工电弧焊条）的化学成分（质量分数）见下面表4-2。
表4-2 SA-335P91钢焊接所用的焊接材料化学成分
[2]
元素 焊丝 焊条 元素 焊丝 焊条
C 0.75 0.10 Mo 0.91 1.05
Si 0.22 0.24 V 0.22 0.02
Mn 0.32 0.62 N 0.036 0.04
P 0.005 0.009 Al 0.005 0.007
S 0.006 0.006 Nb 0.05 0.05
Cr 8.72 9.03 Cu 0.04
Ni 0.71 0.73
从上表中可知所用焊条及焊丝所含的合金元素种类和合金含量质量分数，有一个共同的特点就是焊材中铬含量基本上和SA-335P91马氏体钢中所含铬含量差不多，而且都是高合金，合金成分高达百分之十以上，这是为了时焊缝与母材有着相近或者相同的力学性能。
4.4焊接工艺参数
4.4.1预热
预热的主要目的就是为了减慢焊接冷却速度，从而使得到的组织性能较好，同时也有助于扩散氢有足够的时间逸出，从而可以防止冷裂纹产生。但是预热的温度不能太高，如果预热温度过于高，就会在高温停留时间过长，奥氏体晶粒就会长大，逐渐冷却下来就会产生粗大的马氏体组织。因此要采用较小的焊接参数，以较少在高温的停留时间。其实可以通过简单的计算来初步确定预热温度T0，预热公式见下面的公式4-1。
[H]R?Pw= Pcm+ [13] （4-1） 60400000R=Kδ [13] (4-2)
板厚为45mm，其扩散氢含氢量为2-3ml/100g。由第三章的公式（3-8）可以直接得出Pcm为0.665%，然后将其带入公式（4-1）中得：
3400?45Pw=0.665+?=0.76 （4-3）
60400000由于坡口形式是采用的U型坡口，因此采取的预热温度如公式（4-4） T0=1330Pw-380℃[13]=1330×0.76-380=630℃ （4-4） T0 ---预热温度（℃）[13]
K----板厚拘束度系数（N/mm2.mm）[13] R----拘束度（N/mm.mm）[13]
δ -----管道的壁厚（mm）[13]
{H}----扩散氢含量（ml/100g）[13] Pw---裂纹敏感指数[13]
通过计算的预热温度值比较高，但这只是简单的计算而已，还得通过斜Y坡口焊接裂纹实验和插销冷裂纹实验来确定防止产生冷裂纹的预热温度。
（1）斜Y坡口焊接裂纹实验
试样的制备。试样坡口的机械加工，同时采用点固焊在试件的两端60mm内焊接，斜Y型坡口焊接裂纹试验应根据GB4675.1《焊接性试验斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》中的规定进行[1]。
实验的条件 实验钢板：δ=45；
实验焊条：E9015-B9，φ4.0； 焊接规范：I=165±5A，U=24±1V； 焊接速度：150±10 mm/min；
同时要注意试板的根部间隙要控制在合理的范围内，选取8副试板，分别在26℃、70℃、100℃、105℃、155℃、212℃、249℃、305℃预热条件下各焊接一副试板。
试板在焊接后放48h后用着色探伤方法来检验表面裂纹，从而计算出表面裂纹率，然后用带锯沿焊缝横着锯开。经腐蚀后观察其断面裂纹，最后计算出断面的裂纹率。
①表面裂纹率Cf。表面裂纹率可以根据公式（4-5）计算 Cf=
? lf?100%
L[7]
（4-5）
[7]
?lf-----表面裂纹长度之和（mm）
L------实验焊缝长度（mm）[7]
②断面裂纹率Cs。用机械方法在实验焊缝上截取4-6块试样，根据公式计算出断面裂纹率，如公式（5-2）。
Cs=
?Hs?100%
?H[7]
（4-6）
[7]
?Hs------断面裂纹深度总和（mm）
?H-------断面焊缝最小厚度的总和（mm）
Cf=
[7]
③根部裂纹率Cf计算。按根部裂纹率公式计算，如公式（4-7）。
?lr?100%
L[7]
（4-7）
[7]
?lr-------根部裂纹长度之和（mm）
4-3。
实验结果根据前面的检测和计算，其斜Y型坡口焊接裂纹实验条件及结果见下面表
从下面表4-3可以看出预热温度在100℃以下时出现了裂纹，特别是当预热温度为26℃时，表面裂纹率和根部裂纹率都为百分之百。当预热温度大于等于100℃时，其表面裂纹率和根部裂纹率均为零。因此可以看出，SA-335P91钢只要预热温度为100℃时就可以防止裂纹了。
（2） 插销冷裂纹实验
试样的制备。插销冷裂纹试验的试件尺寸、形状及试样制备、试样加工、试验条件和试验过程均需按GB9446《焊接用插销冷裂纹试验方法》中的规定进行[1]。按照这一要求加工插销试棒。
实验的条件
插销试样：来自于SA-335P91钢管车制形成[1]； 插销钢板：16Mn[1]，规格200×300mm[1]，δ=22mm[1]； 实验焊条：E9015-B9，φ4.0；
焊接规范：I=150±10A，U=23±1V； 焊接速度：150±10 mm/min；
焊前对SA-335P91钢不预热、预热200℃、预热250℃和预热300℃及进行后热处理和焊后不热处理的情况下进行试验。
表4-3 斜Y型坡口焊接裂纹试验条件及结果
[1]
试样号 材料 预热温度环境温度(℃) (℃) A B C D E F G H P91 P91 P91 P91 P91 P91 P91 P91 26 70 100 105 155 212 249 305 26 28 26 28 28 26 30 30 根部间隙(mm) 1.94～2.01 2.03 2.01 1.96 1.98～2.01 2.03 1.95～2.01 2.04～2.08 解 剖 结 果 裂 纹 率（%） 解剖有裂纹片数 片数 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 0 0 0 0 0 0 表 面 断 面 100 45 0 0 0 0 0 0 100 60 0 0 0 0 0 0 实验参数。实验过程均严格按照其插销实验的规定进行。在进行试验前要对试板的表面清除油污，然后前面的实验条件将试件放在热处理炉中预热到相应温度，同时保温30min以上[1]，试板取出时间到插销试板焊接时间要尽可能的短，其时间间隔要小于一分钟。焊后热处理时要均匀的将试板加热到300℃，同时保温五分钟，然后让其自然冷却[1]。
实验的结果。试板在不同的预热温度和不同后热处理温度的条件下，得到了其插销试样产生冷裂纹的临界的应力。
当试件焊前不进行预热，同时焊后也不进行热处理时，其开裂时的临界应力很低，仅仅为340MPa[1]。当采取焊前预热和焊后热处理后，插销实验开裂时的临界应力得到了显著的提高。实验的结果表明，随着预热温度的升高其插销实验临界应力提高，尤其是预热温度在200～250℃范围，临界应力达到了490～530MPa，和P91马氏体钢管的屈服强度差不多[1]。从而说明了P91钢在预热温度200～250℃的条件下可以有效的防止冷裂纹的产生，采取后热处理也能提高其插销试样的开裂临界应力。
③最高硬度的估算
根据焊接热影响区最高硬度也可以相对的评估P91钢的冷裂纹敏感性和淬硬性，其最高硬度与钢的碳当量有一定的关系，可以通过最常用的热影响区最高硬度的经验公式机型计算，见下面公式（4-8）。
HV’max=90+47Si+30Ni+1050C+75Mn+31Cr [1] （4-8）
由前面第二章的表2-1可知SA-335P91钢的化学成分表可知个合金元素的质量分数百分比，然后带入公式（5-1）得：
HV’max=90+47?0.35+30×0.04+1050×0.1+75×0.45+31×9.0
=90+16.45+1.2+105+33.75+279 =525.4
④最高硬度实验
上面只是进行理论的估算，下面将会通过焊接热影响最高硬度实验来确定硬度，从而类似评价SA-335P91钢的冷裂纹的敏感性。
按其焊接学会的推荐，当焊接热影响区的最高硬度大于350时，就认为此钢中有淬硬的倾向，同时焊接热影响区有产生冷裂纹的倾向性。曾有日本学者认为随着钢的强度等级的提高，其钢的临界硬度也会有相应的提高。
1)试件的制备。热影响的硬度试验所采用的试件长度L为200mm，厚度为20mm，宽度B为150mm[7]。但其试样的厚度小于20mm时，不需要进行机械加工，但是其厚度20mm时增需要进行机械加工，同时保留轧制面，其热影响区最高硬度法试件形状见下面图4-2。其实验严格按照GB4675.5《焊接性实验焊接热影响区最高硬度实验方法》中的规定进行实验[1]。
2)实验的条件。焊前将试件的表面的油污、铁锈、水等污染物清除掉，焊接时将要焊接的试样的下面留一定的空间余量[7]。焊接时沿着其轧制表面中心线方向焊接。焊接时采用的焊条为E9015-B9，其焊条直径为φ4.0，注意一点的是焊前要对焊条在保温箱进行烘干。其焊接规范：I=150±10A，U=23±1V；焊接速度：150±10 mm/min。焊后让试样在空气自然的冷去，同时对焊接试样不进行任何的后热处理措施[7]。
图4-2 热影响区最高硬度法试件形状
[7]
3)实验的参数。进行实验的环境温度为25-27℃，焊前对SA-335P91钢不预热、预热150℃、预热200℃和预热250℃下进行试验[1]。
焊接后经过后12小时后，采用机械加工的方法切取焊接试样试片，让后试片进行测定。其是试样的检测面要通过磨金相，当磨的金相完成后，通过化学溶液腐蚀金相，其腐蚀的地方就会显现出熔合线，然后画一条平行于试样的轧制方向的线，同时这条线又与熔合线相切与O点，用维氏硬度计沿这条线进行测量，每0.5mm测点一个点[7]。其测定硬度