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1、焊接技术及管理,焊接培训中心,内 容 提 要,一 前言 二 新型耐热钢及焊接 三 焊接基础知识 四 焊接评定及检验 五 现场焊接管理,一 前 言,2020年全社会用电达到3940043200亿千瓦时左右,需要装机8.2亿9.5亿千瓦。 我国在“大力发展水电，优先发展煤电，积极发展核电”的方针指导下。要保证电力的高速发展，必须全方位搞好资源优化配置，然而我国能源结构决定了在相当长的时期内，还是以煤碳为主，其占一次能源总量的60%以上。所以，要优先发展建设周期短、投资回报率高的高效率火力发电机组。,发展形势,大力发展燃煤发电机组，必然带来巨大的环境压力，烟气排放中会有更多的SOx、 Nox和CO2
2、，并排出大量的灰渣和污水。 减少污染的洁净煤发电技术有：循环流化床（CFBC）、增压流化床（PFB C）、整体煤气化联合循环（IGCC）。 提高火电机组效率技术有：超临界（SC）与超超临界（USC）。 但是，CFBC、PFBC、IGCC等技术处于试验或示范阶段，在我国近期广泛发展是不现实的。 从技术难度和现实性看，SC和USC，配以常规的烟气脱硫系统，是容易实现的。,遇到问题,提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数,即提高蒸汽的压力和温度。 亚临界火电机组蒸汽参数：P=1619MPa，T= 538/ 538或T= 540/ 540。 当蒸汽参数超过水临界状态点的参数（P=22.129MP
3、a，T=374.12），统称为超临界机组，以SC（Supercritical）表示。 一般超临界机组的蒸汽压力为2426MPa，其典型参数：P=24.1 MPa、538/ 538；我国正在建造的600MW超临界机组的参数为：P=25.4MPa、538/566；或P=25.4MPa、566/566。,解决方法,超超临界机组实际上是在超临界机组参数的基础上进一步提高蒸汽压力和温度，国际上通常把主蒸汽压力在24.131MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为580600 / 580 610机组定义为高效超临界机组，即通常所说的超超临界（USC）机组。 国内正在建设的超超临界机组（USC）的主蒸汽P= 2526
4、.5MPa、T= 600 / 600。,提高效率,2010年前预计建造： 超临界机组600MW约130台 超超临界机组600MW 6台（营口2台，阚山2台，河源2台）。 1000MW 18台（玉环4台，邹县2台，外高桥三期2台，泰州2台，宁海2台，绥中2台，天津北疆4台）。,国内形势,二 新型耐热钢及焊接,发展高效率、高参数、大容量SC、USC机组是当代世界火力发电的共同发展趋势。 蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系见表1； 蒸汽参数与机组效率的关系见图1； IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史见图2； 中国火电机组参数发展历程见图3。 新型耐热钢代表P91概要,表1：蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗
5、关系,图1：蒸汽参数与机组效率的关系（三菱提供）,图2：IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史,图3：中国火电机组蒸汽参数发展历程,新型耐热钢及焊接,提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料耐高温、高压及焊接问题。 划时代意义的T91/P91钢的研制成功。 改变了从五十年代到八十年代耐热钢发展徘徊不前的状况,P91钢的制造及发展 P91钢的焊接特点 P91钢的焊接工艺 P91钢焊接的要点,P91概要,9Cr-XMo钢在50年代末期开始生产应用，性能一直不好，应用较少。 1974年，美国能源部成立新材料开发的专门研究小组，目的以开发研究核电站耐热材料为目的。到1980年，已经生产测试了一百种成分的试验样
6、品，最后选定了现在的9Cr-1Mo钢。,P91钢的制造及发展,应用9Cr-1Mo钢具有明显的经济效益，如下图：P22（10CrMo910）X20（F12-X20CrMoWV121）P91（ 9Cr-1Mo ）。 温度600;压力30MPa;设计寿命100000h）,P91钢的制造及发展,冶炼对焊接会产生直接影响， P91钢的冶炼特点有 1 低的含碳量显著改善了钢焊接性， 不易产生焊接裂纹（冷裂纹、再热裂纹）。 2 多元素强化加入较多合金元素，称微合金化，且组分控制严格， 一定程度弥补了减少碳含量造成的强度下降， 也改善了钢的性能。 3 细晶细的晶粒使钢具有较高的塑韧性。 4 精炼控制严格的组分
7、依靠冶炼技术的提高，低的S、P、N、H、O含量。,冶炼过程,C Mn Si Cr 0.080.12 0.30.6 0.20.5 8.09.5 Mo V Ni N 0.851.05 0.180.25 0.4 0.030.07 Nb Al S P 0.060.10 0.04 0.01 0.020,P91钢的化学成分,P91钢的焊接特点是由前述冶炼和轧制特点决定的，即对热输入极为敏感 1 控制焊接热输入量极为重要，因为其优良性能的获得是在再结晶温度下（一般在450600）形成的， 这比过去热轧钢和调质钢（ 约750 ）都要低。 2 微合金化中控制晶粒长大，但也要注意不能在高温下停留时间过长。,P91
8、钢的焊接特点,在这里要特别强调P91钢焊接时出现的一个新情况 焊缝经现有的无损检测手段检验合格，不见得焊缝的性能满足要求。 焊接工艺评定证明，在焊接热输入量稍有超时或热处理参数稍有偏差时，冲击试验的结果就不合格，这种情况在以往所有接触的耐热钢中都不曾见。 在培训考核、以至今后现场的焊接中，必须要严格控制焊接热输入量。,P91钢的焊接特点,P91钢的焊接工艺,检查对口质量,定位焊,预热,氩弧焊打底,预热升温保持,焊接,后热及中间检验,再焊接,降温至M体形成所需温度,焊后热处理,焊接检验,氩弧焊丝 德国（蒂森公司）Thyssen Chromo 9V 符合AWS A5.28 ER90S-B9 EN
9、12070 CrMo91 上海电力修造总厂 TIG-R71 电弧焊条 德国（蒂森公司）Thermanit MTS3 符合AWS A5.5 E9015-B9 EN1599 E CrMo 91 B 42 H5 中国GB983 E1-9Mo-15,P91钢的焊接材料,P91钢焊前的预热应注意 由于合金元素含量较高，预热是必须的，但是比以往规定（350400 ）的要低，应保证不低于100150。 经验及理论要求，预热和层间温度一定要低于马氏体形成温度一个合理区间，应该在200300 之间。 氩弧焊打底前，考虑焊工的承受能力，以接近下限的120为好。,P91钢的预热,氩弧焊打底后要将温度升至250， 即
10、正常的预热温度。 要注意 1 最好不要低于此温度范围，P91钢是中高合金钢，有较高的淬硬倾向。 2 层间温度保持时要注意，不要层道间连续焊接，即前道焊接后的温度一般在300400 左右，一定要冷却到250 以下再焊接下一道焊缝。,P91钢的层间温度,要注意 内充氩保护； 线能量的重要性； 焊接电流； 焊接速度； 焊层厚度。,P91钢的焊接,P91钢的焊后热处理,P91钢焊接热过程（DL/T819-2002）,100150,200300,100120,760 10,氩弧焊,电弧焊,焊后热处理,300,温度,时间,转变思想观念,另外，焊接热输入量的控制也是一个工艺问题，电力行业焊接学会和焊接老前辈
11、们，近年来一再强调并宣传这一思想 即：要完成观念更新，要从重视“手艺”转到重视“工艺”上来。 手艺指操作技术，操作手法。 工艺指技术方案、措施。一般包括：选用的焊接方法和焊接材料；焊接工艺评定确定的预热、焊接及热处理参数；也包括工艺管理的内容。,三 焊接基础知识,焊接质量管理体系 冶金知识 焊接知识,质量管理体系,规程、标准,取证：（电力）DL/T 679-1999焊工技术考核规程 （监督局）GB/T 15169-94钢熔化焊手 工焊资格考试方法，2002 109号锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则 其它： DL-T 868-2004焊接工艺评定规程 DL/T869-2004火力发电厂焊接
12、技术规程 DL-T 752-2001异种钢焊接技术规程 GB3323-1987钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 DL612-1996电力工业锅炉压力容器检查规程 JB4730-94压力容器无损检测 GB50236现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范,电力行业焊工合格证内容,1承重钢结构（水工金属结构、锅炉钢架、输变电金属构架、建筑钢筋、起重设备） 2锅炉受热面管子 3工作压力大于0.1MPa发电设备的压力容器及管道 4储存易燃、易爆介质（气体、液体）的容器及其输送管道 5受监承压部件与非承压件的连接焊缝 6转动部件的焊接件,报考焊工条件及程序,初中及以上文化程度或同等学历 身体健康符合从事
13、焊接工作基本要求，无色盲或弱视，裸视力在5.0以上者 经过专门焊接技术训练，现从事焊接工作或焊接工龄1年以上，能独立担任焊接工作的焊工。 类焊工：技术培训和考核或从事1年以上 类焊工：具有类可申请 类焊工：具有类可申请 必须循序渐进，升类考核应有一定时间的工程实际锻炼，考委会不得接受越类考核申请,焊工理论考试内容,1焊接安全技术知识和规定 2金属材料的基础知识 3焊接材料的基础知识 4焊接设备种类、原理、使用和维护的基本知识 5焊接工艺（方法、特点、参数、热处理等)的基础知识 6焊接缺陷原因、危害、预防 7焊接接头性能及其影响因素 8焊接应力与变形 9焊接结构生产，形式、代号、识图、装配、 1
14、0焊接检验,焊接档案,编制焊工钢印 从事焊接年限 焊工焊绩记录表（产品名称及编号、焊缝编号、焊接日期） 日常焊接质量记录 焊接质量事故,工艺文件及纪律,焊接工艺评定报告 焊接工艺（规程） 焊接（工艺卡）作业指导书 技术措施 工艺纪律 安全规则,冶金基础知识,常用金属材料分类 习惯上 黑色金属：铁、锰、铬 有色金属：金、铜、铝、锌等。 按组织 纯金属-具有金属特性的单质，铜、铝、铁等。 合金-有两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素所组成的新物质。如钢是铁和碳组成的合金，黄铜是纯铜（紫铜）和锌组成的合金等。,金属的性能,1物理性能：包括：比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和导磁性等。 2机
15、械性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳和高温性能。 3工艺性能：铸造性、可锻造性、焊接性、淬透性、切削加工性。 4化学性能：抗腐蚀性、抗酸、碱等。,钢的概念,钢-是碳的质量分数（含碳量）小于2.11%，并含有少量Si、Mn、S、P等元素的铁碳合金。 C、Si、Mn、 S、P常为钢的五大元素。除Si、Mn外，合金钢中还有一定数量的其它合金元素，如Mo、W、V、Cr等，视不同品种而定。钢具有必要的力学性能和优良的锻压性，可以压成各种钢材。,钢的基本组织,1铁素体碳溶于Fe中形成的间隙固溶体，用F表示。 2渗碳体含炭量6.69%，用Fe3C表示。 3珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，以P表示，含
16、炭量为0.77%. 4碳溶于Fe中形成的间隙固溶体，用A表示。,什么是钢的热处理,钢在固态下采用适当方式进行加热、保温、并以一定的冷却速度冷却到室温，改变钢的组织从而改变其性能的一种工艺方法，称为钢的热处理。,钢的热处理方式,1淬火： Ac3或Ac1以上，变奥，适当（水、油），提高硬度 2退火：适当温度，缓慢冷却，提塑、消内 3正火：Ac3或Acm以上3050度，净空冷，提冲，综合性能 4回火： Ac1以下，空或油冷，稳定组织、消内、提塑韧 5调质处理：钢经淬火加高温回火的热处理工艺称为调质处理。,焊接基础知识,通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到（原子间）结合的一种加工工艺方法称为焊接。 工件可以用各种同类或不同类的金属、非金属材料（塑料、石墨、陶瓷、玻璃等），也可以用一种金属与一种非金属材料。金属的焊接在现代工
