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1、蒋晓平 2011.07.24,超临界锅炉的焊接及制造工艺,超临界锅炉新材料 超临界锅炉常用焊接方法 焊接材料 焊接人员 焊接工艺评定 焊接缺陷 焊接质量检验 锅炉监检（制造、安装、维修）对焊接工作监督检查要求,第一节 超临界锅炉新材料,与我厂其它类型锅炉相比，600MW超临界锅炉使用新材料主要有下面三种。 T/P91 SA302-C Super304H,T/P91,1 、化学成份,T/P91钢是为了填补珠光体耐热钢和奥氏体耐热钢之间600650 温度区域使用的新汽水管道用钢，属于马氏体耐热钢, 其最高使用温度为650 ，实际上是在原9Cr-1Mo钢基础上加进V，Nb，N等强化元素，形成一种变质
2、新钢种。添加N元素可以起到固溶强化及弥散强化的作用.将Cr元素质量百分数提高至9%以上可显著提升T/P91钢的高温抗氧化性及抗腐蚀能力。V和Nb皆是强碳化物形成元素，有很强的弥散强化作用。加入Mo可起到固溶强化作用。,2、常温力学性能,Super304H,20世纪80年代末，日本住友公司在ASME SA213-TP304H基础上，通过降低Mn的含量上限，加入约3%的Cu、约0.45%的Nb和一定量的N，使该钢在服役时产生微细弥散、沉淀于奥氏体晶内的富Cu相，该富Cu相与NbC、 NbN 、 NbCrN和M23C6一起产生极佳的强化作用，而开发得到的很高许用应力的一种新的经济型18-8奥氏体不锈
3、钢。,1、化学成分,2、常温力学性能,二、埋弧自动焊 定义：埋弧自动焊是电弧在焊剂层下燃烧的一种电弧焊方法。在焊剂层下，电弧在焊丝末端与焊件之间燃烧，熔化焊丝与母材。 特点：生产效率高，焊缝美观，焊接质量好，工人劳动强度低，但设备比较复杂，机动灵活性差，对焊口的坡口精度要求高，应用范围小，适合于长焊缝的焊接。 焊接保护：焊剂在电弧热的作用下熔化、蒸发，形成气体，与熔渣对焊缝金属起保护作用。 应用范围：主要在锅炉制造厂中锅炉汽包、集箱的纵环缝的焊接，水冷壁管鳍片焊接及锅炉钢架的焊接。,三、气体保护焊 定义：可分为熔化极和非熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊有二氧化碳气体保护焊和熔化极氩弧焊（MI
4、G），非熔化极气体保护焊有钨极惰性气体保护焊（TIG）。TIG是用钨棒作电极，氩气作保护气体和电弧介质，通过钨极与工件间的电弧热，熔化母材和焊丝的焊接方法。 TIG特点：工件变形小；可见度好，可全位置焊接；焊缝表面光滑，表面无熔渣，成形美观；适合于非铁金属及其合金焊接。但氩气成本高，焊前对焊件的清理要求严格。 焊接保护：氩气 应用范围：常用于锅炉受热面管的焊接，管道封底层的焊接。,火力发电厂焊接技术规程（DL/T869-2004）对承压管道的焊接方法有明确规定,锅炉受压元件焊接技术条件（JB/T1613-1993）相关规定,额定蒸汽压力P 9.81MPa的蒸汽锅炉、集箱、管道、管子或其它管件的
5、对接接头，手弧焊时应采用氩弧焊打底或其他能保证焊透的焊接方法，锅筒或集箱上的管接头的连接焊缝应尽量采用氩弧焊打底,第二节 焊接材料,焊接材料泛指焊接过程中的消耗性材料，包括电焊条、焊丝、焊剂（用于埋弧自动焊）、各种气体（氩气99.99%、氧气99.5%、乙炔气98%、二氧化碳99.8%）、钨棒(铈钨棒WCe-20,含氧化铈20%)等。本节主要介绍电焊条和焊丝。 一、电焊条 1、组成：由两部分组成：焊芯和药皮。 焊芯在焊接过程中主要起填充金属作用，熔敷金属的合金成分主要从焊芯中过渡。 药皮成份十分复杂，其主要作用是：稳弧作用；造气保护作用（保护电弧和熔池，防止空气进入熔池）；造渣保护作用（形成熔
6、渣，保护焊缝金属，同时焊缝金属冷却速度减慢，有助于气体逸出，防止气孔产生）；脱氧，去硫、去磷作用；渗合金作用；套筒保护作用（形成熔渣套筒，使熔滴较好向熔池过渡，有利于全位置焊接，减少飞溅）。,按照焊条药皮中所含的氧化物不同可分为酸性焊条（含酸性氧化物）、碱性焊条（含碱性氧化物）。 酸性焊条药皮含有TiO2、MnO2、FeO、SiO2等氧化物，氧化性强、元素烧损量大，含氧、氮高，机械性能差，同时酸性渣，脱硫、磷能力差，抗裂性能差，但其工艺性好，对油、锈、水不敏感，抗气孔能力强，可用于交直流电源。 碱性焊条药皮中含有CaCO3、CaF2、MgCO3等化合物，脱氧、脱硫、脱磷能力强，机械性能和抗裂性
7、较好，对油、锈、水敏感，易产生气孔，又因含CaF2，影响电弧稳定，只能用直流电源施焊。碱性焊条含氢量低，故又称低氢焊条。,二、焊条型号的表示方法,碳钢焊条（GB/T5117）E E-表示焊条，前两位数字表示熔敷金属抗拉强度最小值（单位kgf/mm2）,第三位数字表示焊接位置，“0”、“1”表示适用于全位置（平、横、立、仰）焊接，“2”表示适用于平焊和平角焊，“4”表示用于向下立焊。第三位和第四位数字组合，表示焊接电流种类及药皮类型。 例如： E5015（J507） b490MPa 全位置焊接 低氢钠型 碱性 直流反接 E4303（J422） b420MPa 全位置焊接 钛钙型 酸性 交流，直流
8、正、反接,低合金钢焊条（GB/T5118）,符号 E-1-2 符号中短横线前含意同低碳钢焊条，横线后1表示熔敷金属化学成分分类代号，2表示附加成分的元素符号。 例如： E5515B2（R307） b540MPa 全位置焊接 低氢钠型 碱性 直流反接 含铬钼元素 E5515B2V（R317） b540MPa 全位置焊接 低氢钠型 碱性 直流反接 含铬钼钒元素,不锈钢焊条（GB/T983） 表示符号为E- - E-表示焊条，第一位数字表示熔敷金属中含碳量，“00”表示含C不大于0.04%；“0”表示含C不大于0.10%；“1”表示含C不大于0.15%；“2”表示含C不大于0.20%；“3”表示含C
9、不大于0.45%。第二位数字表示熔敷金属中含铬量的近似值；第三位数字表示熔敷金属中含镍量的近似值；第四位数字表示熔敷金属中其它重量合金元素；第五位数字表示药皮类型，适用电流种类。 例如： E0-19-10Nb-15（A137）（1Cr18Ni9Ti） 含碳量不大于0.10%，含Cr量19%左右；含Ni量10%左右； 全位置焊接 低氢钠型 碱性 直流反接,三、焊条的选用原则,碳钢焊条的选用：按照等强原则，即焊缝与母材强度相近选用。对不同强度级别的母材施焊，应选用强度级别较低的焊条。如：A3钢-E4303 20G E4315 低合金钢焊条的选用：对强度级别较低钢材，按等强原则选用；对强度级别较高的
10、，尤其是要考虑高温性能的应按熔敷金属的化学成分与母材相近为原则。如：16MnR E5015； 12CrMo E5515-B1；15CrMo E5515-B2；12Cr1MoV E5515-B2-V；10CrMo910 E6015-B3 不锈钢焊条的选用：依据熔敷金属的化学成分与母材相近为原则，以满足焊缝的耐腐蚀性能。例如：0Cr18Ni11Nb选用 E0-19-10Nb-15（A137）；1Cr18Ni9选用 E0-19-10-15。,焊材选用原则 -同种钢焊接:选用与母材一致的焊接材料 -异种钢焊接:如非受压件与受压件,则按受压件;受压件与受压件焊接, 视情况而定,多取低匹配,某些情况亦采用
11、高匹配。例如低合金钢与T/P91焊接时选用T/P91焊材。而不锈钢与合金钢焊接则通常选用镍基焊材。 -工地在抢修时常常喜欢选用镍基焊材焊接，其一是镍基焊材焊接时不需要预热，其二是镍基焊材焊后不需要热处理。缺点是镍基焊材焊后热裂纹倾向较大。,4、焊条的质量管理,1）、订货 从本单位评定的合格供货方单位进货。 2）、验收：包装检验，包装是否符合有关标准，包装是否完好，有无破损、受潮等；质量证明书检验，有无质量证明书，提供的数据是否齐全，是否符合相关规定；外观检验，焊条识别标志是否清晰，药皮是否脱落，药皮是否偏心;成分和性能试验(按供货协议要求)。 3）、保管 应设有储存库进行存放，储存库应有适宜的
12、温度的湿度，室内温度应在5以上，相对湿度不超过60%。焊条的堆放应分类(品种、型号及牌号、批号、规格)，并有明显的标识，应设置货架摆放焊条，货架距地面和墙面间距应大于300mm。 4）焊条的烤干 焊条的烤干规范参照焊接材料说明书要求确定。一般酸性焊条为75150，烘干时间11.5小时；碱性焊条为350400，烘干时间12小时,重复烘干次数不得超过3次。,5）焊条的可追溯管理,焊条验收合格后，根据焊条质保书及其类别、规格和批号编制入库号，并做好记录，入库号与质保书一一对应。在焊条的存放、烤干、发放领用、回收、重复烤干、施工记录等均应做好入库号的传递，保证焊条全过程的可追溯性。 6)、焊条的质保期
13、相关规定 （1）、焊接材料质量证明书或说明书推荐的期限； （2）、酸性焊接材料及防潮包装密封良好的低氢型焊接材料为两年； （3）、石墨型焊接材料及其他焊接材料为一年。 超过质保期的焊接材料，经有关职能部门复验合格后方可使用（外观及工艺性能试验）,二、焊丝,分为实芯焊丝和药芯焊丝。实芯焊丝多为冷拨钢丝，药芯焊丝内含药粉。实芯焊丝适用于气焊、埋弧焊、电渣焊和气体保护焊。 实芯焊丝牌号表示方法：H H表示实芯焊丝，第一位数字表示焊丝含碳量；第二位数字表示合金元素符号，含量在符号后用数值表示，当含量小于1%时，后面数字可省略；第三位数字表示焊丝质量品级，符号为E表示高级优质品，含S、P量不大于0.02
14、5%。符号为A表示优质品，含S、P量不大于0.030%。不加符号表示含S、P量不大于0.040%。 如H08MnA H08CrMoVA等。 电力行业常用的氩弧焊丝有TIG-J50（碳钢）、TIG-R10（用于Mo钢）、TIG-R30（用于Cr、Mo钢）、TIG-R31（用于Cr、Mo、V钢）、TIG-R40（10CrMo910钢）。,第三节 焊接人员,总的要求：蒸规要求：持证上岗，即按锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则要求进行考试合格，并取得焊工合格证后，方可从事考试合格项目范围内的焊接工作。 一、焊工考试项目表示方法 1、锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则 焊工考试项目表示方法：-/
15、- -焊接方法代号。 -试件钢号分类代号。异种钢用/表示 -试件形式代号，带衬垫代号加（K） /-试件焊缝金属厚度/试件外径 -焊条类别代号 F1钛钙型03，F3J低氢型、碱性（15、16) -焊接要素代号 手工钨极氩弧焊02,常用的焊接方法及代号,常用钢材的分类及代号,考试项目代号,例如：SMAW-1G（K）-12-F3J GTAW-5G-3/60-02和SMAW-5G（K）-5/60-F3J GTAW-/-5FG-3/60-02和SMAW-/-5FG（K）-F3J F3J可焊F3J、F1、F3 二、钢材类别的覆盖、试件焊接位置的适用范围、试件的厚度适用范围、管材试件的管径适用范围 1、钢材
16、类别： 可覆+和+；可覆+、+、+、+、+；单考；,2、焊件焊接位置,3、试件母材的厚度适用范围,4、管材试件的管径适用范围（mm）,5、管板角接试件适用于管板角接头焊件范围（mm）,三、锅炉制造、安装单位对焊接人员的要求,1、锅炉安装改造单位监督管理规则对不同级别的锅炉安装改造单位焊工人员的要求,注：焊工人数括号内的数字为氩弧焊最少人数；12级安装单位的焊工中，具有类及以上材料试件合格项目的人数不少于25%。,2、锅炉压力容器制造许可条件对不同级别锅炉制造单位焊工人员的要求,第四节 焊接工艺评定,根据蒸汽锅炉安全技术监察规程相关条款的规定，对受压元件之间的对接焊接接头；受压元件之间或者受压元件与承载的非受压元件之间连接的要求全焊透的T形接头或角接接头，在焊接之前，应进行焊接工艺评定。焊接工艺评定依据标准为：蒸汽锅炉安全技术监察规程附录 焊接工艺评定是用以评定施焊单位是否有能力焊出符合产品设计技术条件和有关规程标准所要求的焊接接头，验证施焊单位制订的焊接工艺指导书是否合适。焊接工
