某1000MW级超超临界火电机组焊接施工技术探讨 熊亚钢摘 要:SA213TP310HCbN(HR3C)、CodeCase 2328(SUPER 304H)、SA213 TP347H 、SA335P91(SA213T91)、SA213T122、SA335P92等钢种在焊接上有比较大的难度因此在焊接方案应采取相应的措施关键词:P92;SUPER 304H;规格很大;焊接:TG40:A:16723198(2009)22030603お1 1000MW级超超临界火电机组特点1.1 该机组每台锅炉现场焊口估算数量见下表1.2 管道规格很大其中,主蒸汽1/2管规格为ID34987/ SA335P92,后屏出口集箱规格为Φ406.488.9/ SA335 P91,末过进口集箱Φ558.8107.95/ SA335 P91,末过出口集箱Φ内径270110(min.)/SA335 P92,末过出口管道Φ内径35790(min.)/SA335 P92,末级再热器出口集箱Φ914.476.20/SA335 P92,省煤器出口集箱Φ609.6122.2/ SA-106C1.3 采用了大量的新钢种其中,在分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、末级再热器和主蒸汽部件上使用了不锈钢HR3C(SA213TP310HCbN)、SUPER 304H(CodeCase 2328)、SA213TP347H和新型马氏体耐热钢SA335P92 、SA213T122,它们均为1000MW级超超临界火电机组锅炉用新型钢材,这些新型钢种在焊接上有比较大的难度,焊接时应首先从焊接工艺评定出发。
1.4 焊接施工环境(1)该机组位于我国南部沿海,下半年温暖多雨,且受台风影响,暴雨频繁多年平均气温为21-23℃;相对湿度的多年平均值为79%2)针对该机组所处地气候条件,进行焊接施工时,应有如下注意事项:①露天进行焊接施工时,必须作好挡雨、挡风措施焊接件上方制作专用的挡雨、挡风棚,下方防风采用沿焊件周围围防风帆布②锅炉安装时,要根据现场情况,对锅炉炉顶、炉墙进行部分整体挡雨、挡风,各施工点根据气候情况再进行局部的挡雨、挡风③当碰到暴风、暴雨恶劣天气时,禁止露天焊接施工2 焊工及热处理工(1)焊工必须按DL/T679-1999《焊工技术考核规程》或劳动部《锅炉压力容器焊工考试规则》通过考核并取得资格证书2)焊工上岗前必须进行上岗考核,在确认合格后才可允许上岗承担所持合格证范围内的焊接工作3)热处理工应有从事热处理工作的有效证书3 新型和难焊钢材的焊接方法焊接方法大致有SA335P91、SA213T91、SA335P92、SA213T122、1Cr18Ni9Ti 、SA213 TP347H、SA213TP310HCbN(HR3C)、SUPER304H (CodeCase 2328)1)SA335P91,采用双层氩弧焊打底、电焊盖面焊接方法。
2)SA213T91,壁厚δ ≤ 6mm的管道,采用全氩焊接方法,壁厚δ> 6mm的管道,采用氩弧焊打底、电焊盖面焊接方法3)SA335P92,采用双层氩弧焊打底、电焊盖面焊接方法4)SA213T122,壁厚δ ≤ 6mm的管道,采用全氩焊接方法,壁厚δ> 6mm的管道,采用氩弧焊打底、电焊盖面焊接方法5)不锈钢1Cr18Ni9Ti、SA213 TP347H、SA213TP310HCbN(HR3C)、SUPER304H(CodeCase 2328)采用全氩焊接方法6)SA335P91、SA213T91、SA335P92、SA213T122、1Cr18Ni9Ti 、SA213 TP347H、SA213TP310HCbN(HR3C)、SUPER304H (CodeCase 2328)等钢种及其与异种钢对焊时,背部充氩或涂专用保护剂保护4 新型钢材焊接材料举例新型钢材有SUPER304H(CodeCase 2328)、SA213 TP310HCbN(HR3C)、SA213 TP347H、SA335P92、SA213T122等(1)SUPER304H (CodeCase 2328)使用T-304H焊丝。
2)SA213TP310HCbN(HR3C)使用T-HR3C焊丝3)SA213 TP347H使用ER347H焊丝4)SA335P92使用德国蒂森公司MTS-616焊丝,MTS-616焊条5)SA213T122使用TGS-12CRS焊丝,CR-12S焊条5 SA335P91、 SA335P92大管的焊接方案5.1 专项质量保证措施(1)为保证焊接施工的连续进行,避免突然停电,所用电焊机电源、热处理设备电源将使用专门的独立电源2)为作好挡雨、挡风,焊接前将搭设帆布挡雨、挡风棚,棚室内设足够照明3)为保证热处理质量,热处理设备选用智能化全自动温控设备4)执行跟踪旁站监督,保证焊接施工按照正确的工艺进行5)从焊接工艺评定出发,严格控制焊接的每一流程6)从现有焊工中,挑选足够数量的具有P91/T91等资质的高压焊工,进行P92、T122管道焊接培训,确保工程的焊接施工7)焊条必须严格按焊接规范要求烘烤,领用时装入经预热到150℃的保温筒,进入作业点将保温筒电源接好,通电保温,随用随取5.2 通用焊接工艺(1)采用双层氩弧焊打底、电焊填充及盖面的组合焊接方法2)为防止根层焊缝金属氧化,焊接时背部充氩或涂专用保护剂保护。
3)氩弧焊打底的焊层厚度控制在2.8-3.2mm范围内4)采取多层多道焊接,为保证后一焊道对前一焊道起到回火作用,焊接时每层焊道厚度的控制约为焊条直径5)焊条摆动的幅度,最宽不得超过焊条直径的4倍6)水平固定焊盖面层的焊道布置,焊接一层至少三道焊缝,中间以有一“退火焊道”为宜,以利于改善焊缝金属组织和性能7)为减少焊接应力与变形,直径大于194mm的管道,宜采用两人对称焊接同时,注意不得两个同时在一处收头,以免局部温度过高影响施焊质量8)焊接中应将每层焊道接头错开10-15mm,同时注意尽量焊得平滑,便于清渣和避免出现“死角”9)焊工操作技术要熟练,认真观察熔化状态,注意熔池和收尾接头质量,以避免出现弧坑裂纹10)焊缝整体焊接完毕,应将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净,自检合格后,标好焊缝代号5.3 SA335P91、 SA335P92层间温度及焊接线能量控制(1)施焊过程中,应注意层间温度的保持,层间温度为200℃-300℃2)焊接时,严格控制焊接线能量小于25KJ5.4 SA335P91预热及热处理(1)采用电加热方法进行预热及热处理2)氩弧焊打底预热温度100℃-150℃;焊前预热温度200℃-300℃。
3)焊后,冷却到80-120℃恒温1小时以上,待金相组织转变成马氏体后,随即升温进行焊后热处理4)当焊接接头不能及时进行热处理时,应于焊后立即做加热温度为350℃、恒温时间为1小时的后热处理5)焊后热处理的升、降温速度以≤150℃为宜,降温至300℃以下时,可不控制,在保温层内冷却至室温6)SA335P91热处理温度为:745℃-765℃,热处理过程中,在加热范围内任意两点间的温差不大于20℃7)恒温时间:P91钢焊接接头按壁厚每25mm,1小时计算,但最少不得小于4小时5.5 SA335P92预热及热处理(1)采用电加热方法进行预热及热处理2)氩弧焊打底预热温度100℃-200℃;焊前预热温度200℃-250℃3)焊后,冷却到80-120℃恒温1小时以上,待金相组织转变成马氏体后,随即升温进行焊后热处理4)当焊接接头不能及时进行热处理时,应于焊后立即做加热温度为350℃、恒温时间为1小时的后热处理5)焊后热处理的升、降温速度以≤150℃为宜,降温至300℃以下时,可不控制,在保温层内冷却至室温6)SA335P92热处理温度为:750℃-770℃,热处理过程中,在加热范围内任意两点间的温差不大于20℃。
7)恒温时间:P92钢焊接接头按壁厚每25mm,1小时计算,但最少不得小于4小时5.6 无损检测(1)热处理完毕后,做100%的“RT”检验,对于射线透不过的厚管壁且没有探伤孔的焊接接头,做100%“UT”检验2)对于厚度不小于70mm的管子在焊到20mm左右时,停止焊接做后热处理,之后做100%的射线检验;待确认合格后,再按照作业指导书规定程序继续焊完整个焊口3)热处理完毕后,管道上开有探伤孔时做100%“RT”检验,如无探伤孔则做100%“UT”检验4)热处理完毕后,应做100%硬度测定硬度测定平均值的标准不超过母材的布氏硬度加100HB,且应≤350HB为合格6 SA213T91、SA213T122小管的焊接方案SA213T91和SA213T122都为马氏体钢,在焊接过程中既有冷裂倾向,又有热裂倾向为防止焊接冷裂纹,焊接前要对工件进行预热为防止热裂纹和晶粒的粗大,焊接过程中应严格控制焊接线能量,层间温度应小于300℃,优先选用焊接热输入较小的钨极氩弧焊采用焊条电弧焊时焊道厚度控制在不大于焊条直径为宜,建议选用焊条直径不大于φ2.5mm的焊条6.1 专项质量保证措施(1)作好挡雨、挡风措施。
2)为保证热处理质量,热处理设备选用智能化全自动温控设备(DKPC6360-12型 ,DKPC260-4型)3)执行跟踪旁站监督,保证焊接施工按照正确的工艺进行4)从焊接工艺评定出发,严格控制焊接的每一流程5)从现有焊工中,挑选足够数量的具有P91/T91资质的高压焊工,进行P92、T122管道焊接培训,确保工程的焊接施工6)焊条必须严格按焊接规范要求烘烤,领用时装入经预热到150℃的保温筒,进入作业点将保温筒电源接好,通电保温,随用随取6.2 SA213T91钢焊接(1)焊接时根部进行充氩保护,对于壁厚δ(2)焊前预热温度:钨极氩弧焊打底 100℃-150℃,焊条电弧焊填充并盖面 200℃-300℃,层间温度 200℃-300℃3)钨极氩弧焊打第的厚度控制在2.8-3.2mm范围内4)焊条电弧焊时,焊接最低层数为2层,所有焊道的厚度不得超过焊条直径5)任一焊道的焊接线能量均不得超过25KJ/CM6)焊接过程中,对层道以及接头必须认真清理,对怀疑有缺陷之处要彻底打磨干净,经自检合格后方可焊接次层焊缝7)焊接应将每层焊道接头错开10-15mm,同时注意尽量焊得平滑,便于清渣和避免出现“死角”。
8)焊接完毕,待焊口冷却到室温,随即升温进行焊后热处理9)焊后热处理的升、降温速度以≤150℃为宜,降温至300℃以下时,可不控制,在保温层内冷却至室温10)热处理温度为745℃-770℃,恒温时间:按壁厚每毫米5分钟计算,且不少于0.5小时6.3 SA213T122钢焊接(1)焊接时根部进行充氩保护,对于壁厚δ(2)焊前预热温度:钨极氩弧焊打底 100℃-200℃,焊条电弧焊填充并盖面 200℃-250℃,层间温度 200℃-300℃3)钨极氩弧焊打第的厚度控制在2.8-3.2mm范围内4)焊条电弧焊时,焊接最低层数为2层,所有焊道的厚度不得超过焊条直径5)任一焊道的焊接线能量均不得超过20KJ/CM6)焊接过程中,对层道以及接头必须认真清理,对怀疑有缺陷之处要彻底打磨干净,经自检合格后方可焊接次层焊缝7)焊接应将。