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1超厚P92钢超厚壁管焊接工艺研究

发布时间: 2020-02-11         点击:2139次        

 

(1)P92钢超厚壁管焊接工艺研究
技术总结
 
  
1. 概述
2.    P92钢的焊接性
3.    P92钢超厚壁管焊接工艺
4.    P92钢焊接工艺评定要求
5.    P92钢焊接及热处理工艺工艺流程
6.    P92钢焊接工艺评定实施
7.    恒温温度显示分析
8.    焊后质量检验及试验
9.    附录
 


1 概述
1000MW超超临界燃煤发电机组。锅炉采用上海锅炉厂有限责任公司生产的1000MW燃煤锅炉为超超临界参数直流塔式炉,锅炉出口蒸汽参数温度为605/603℃,压力不大于28.00MPa(a),对应汽机的入口参数27.0MPa(a)/600/600℃;汽机侧主蒸汽管道从过热器出口集箱的两侧接出四根,两两汇合成两根主蒸汽管道,两路主蒸汽管道在汽轮机机头接入主汽门,主蒸汽管道材质为P92钢,其中主管道规格为φ531×91mm,分管道规格为φ380×66mm。
P92钢是在P91钢中添加钨(1.7%W)和降低钼(0.5%Mo)而开发的新钢种,适用于蒸汽温度在580~620℃的超超临界机组厚壁部件材料,已在国内多个电厂中得到了应用,焊接工艺已基本成熟。在P92管道施工的基础上,国电焊接信息网2007年过3月在南京出台了《T/P92钢焊接指导性工艺》初稿。但随着P92钢管道壁厚的增加,主蒸汽管道由75mm增至91mm以上,焊接质量要求高与接热处理工艺相对落后的矛盾已趋明显,采用先进的设备和工艺已成了关键。
2 P92钢的焊接性
T/P92钢的标准化学成分和机械性能列入表1和表2。P92钢是在P91钢中添加钨(1.7%W)和降低钼(0.5%Mo)而开发的新钢种,因为钨可以显著提高钢材的高温蠕变断裂强度,P92钢工作温度比P91钢工作温度高,可以达到630℃。但是,钢中过量添加钨会促进δ—铁素体的形成,降低冲击韧性和蠕变断裂温度。
1 P92钢的化学成分

化学成分
C
Si
Mn
Cr
Ni
Mo
V
W
Nb
N
B
P92下限
0.07
/
0.30
8.5
/
0.30
0.15
1.5
0.04
0.03
0.001
P92上限
0.13
0.5
0.30
9.5
0.4
0.30
0.25
2.0
0.09
0.07
0.006

 
2 P92钢的机械性能

 材
屈服强度
抗拉强度
延伸率
标准
MPa
MPa
%
Akv(J)
P92
450
620
20
41

3 P92钢超厚壁管焊接工艺
焊接母材:φ531×91mm,实测为φn531×93mm。
焊接材料:焊丝MTS616 φ2.4 mm;焊条MTS616 φ2.5 mm、φ3.2 mm。
焊接工艺:GTAW+SMAW。                                                            
坡口型式:双V型对接,坡口示意图见右上图1。
焊接工艺参数:详见下表3。
3 焊接工艺参数表

焊层(道)
焊接方法
焊材规格
极性
焊接电流(A)
焊接电压(V)
焊接速度(mm/min)
1
GTAW
MTS616
正接
75-125
10-14
35-60
2(2)
SMAW
MTS616
反接
90-125
10-14
50-100
3-4(2)
SMAW
MTS616
反接
70-105
22-27
90-200
5~
SMAW
MTS616
反接
90-130
23-28
90-200

4 P92钢焊接工艺评定要求
焊接线能量不大于2000J/mm。
预热温度:GTAW为100℃~200℃、SMAW为200℃~250℃。
层间温度:150-250℃。
热处理温差:≤20℃。
拉伸试验:σb≥620Mpa。
冲击试验:Akv J/cm2
5 P92钢焊接及热处理工艺工艺流程
焊接坡口PT检验→#2、#4热电偶布置→对口、塞块焊接→预热热电偶、加热器布置→气室制作→氩弧焊前预热→氩弧焊打底→第二层氩弧焊焊接→电弧焊预热升温→电弧焊中间层焊接→焊接中间停顿消氢处理(根据施工情况)→盖面焊接→热电偶布置及热处理挷扎→焊后热处理→RT、UT及硬度检验→试件制备→试验→出具报告。
6 P92钢焊接工艺评定实施
6.1焊接准备工作
6.1.1 母材、焊材质量保证书检查确认,材料满足工艺评定使用要求。焊条按标准进行烘干、保温贮存。
6.1.2焊前清理:用角向磨光机等对坡口及其内外两侧各15~20mm范围内打磨干净,清除水、锈、漆及污垢等脏物,并露出金属光泽。坡口进行PT检查合格。
6.1.3 气室堵板制作完成。
6.1.4 焊机、热处理机调试完成;远红外测温仪、焊接检验尺、氩气表等计量合格。
6.1.5 焊接坡口尺寸测量检查完成。
6.1.6焊接环境要求:焊接时搭设防风防雨棚,并保证焊接地点光线充足,比如采用碘钨灯驱湿、提高环境温度,经实测焊接区温度为14-18℃、相对湿度为65-78%。
6.2 焊接对口
焊接对口塞块形状为锲形,材料采用低碳钢,在表面用MTS616焊条进行堆焊,堆焊厚度不小于4mm,塞块数量为4块,具体布置见下图2图3。

塞块茎

 
 

 


     
 
2                                         图3
 
 
 
6.3 气室制作
二端气室采用薄钢板,上端开出气孔,不端开进行孔,坡口部门采用高压铝铂胶带封堵,焊接时撕一段焊一段,当φ2.5mm焊条焊接完毕可除去气室。
6.4 预热、层间温度控制
焊前预热、层间温度控制、后热处理时加热选用远红外热处理机,上下各二片履带加热器,热电偶布置位置为上下6点、12点各2支,距离坡口边缘25mm,同时要保证热电偶测温点不得裸露。
预热温度及层间温度的测定,宜选用便携式测温仪器,接触式测温仪或远红处测温仪。测温方法:预热温度在坡口内测量;层间温度在起焊点前50mm处测量。
6.5 氩弧焊焊接
6.5.1 氩弧焊焊接时预热温度控制在100-150℃,层间温度控制在150-250℃。
6.5.2 焊前进行背部充氩保护,室内氩气纯度用打火机进行测试。
6.5.3 采用带高频引弧功能的焊机进行氩弧焊的焊接。
6.5.4 氩弧焊焊二层,第二层开绐分道,所的焊接接头再次焊接前必须进行打磨。
6.5.5 氩弧焊打底的焊层厚度控制在2.8~3.2mm范围内,经测量二层找底厚度为4.5-5mm
6.6 后热处理
后热处理是当焊接接头中间停顿时,应于焊后立即做加热温度为350℃,恒温时间为2小时的热处理
 
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