lp锅炉、压力容器筒体上管座角焊缝焊接技术的研究

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。lp锅炉、压力容器筒体上管座角焊缝焊接技术的研究lp锅炉、压力容器筒体上管座角焊缝焊接技术的研究lp锅炉、压力容器筒体上管座角焊缝焊接技术的研究 PAGE PAGE 17lp锅炉、压力容器筒体上管座角焊缝焊接技术的研究 PAGE 锅炉、压力容器筒体上管座角焊缝焊接技术的研究 作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2007-12-22 20:21:53 关键词：管座角焊缝；超声波探伤；机械焊 一、前言 锅筒是锅炉产品中一个非常重要的部件，锅筒的焊接质量历来是各锅炉厂家最为关心的，但以往大家一

2、般主要将注意力集中在锅筒的纵缝、环缝及集中下降管、给水管上，对于133mm及159mm引出管管座的焊接一直没有引起足够重视，但随着用户对管座焊接要求的不断提高，锅筒管座的焊接已成为锅炉行业关注的焦点。 以往在220t/h、420t/h锅筒的13312引出管管座焊接时，选用全焊透的结构型式，焊接采用内孔氩弧焊封底、手工电弧焊盖面，焊后仅进行表面磁粉探伤，然而在采用超声波探伤检查后，连续两台产品的锅筒管座角焊缝一次合格率低得实在确实令人难以接受，也立即引起了大家的高度重视，经过实物解剖的分析，发现锅筒管座焊接缺陷主要分布在内孔氩弧封底焊根部和手工焊焊缝底部，大部分呈整圈分布，缺陷的性质为未焊透、夹

3、渣和气孔。 从目前生产情况来看，现有的设备，管座加工精度，焊接坡口的具体尺寸，焊工的操作技能等均不能满足要求，因而焊接质量难以达到超声波探伤合格标准。根据前两台锅筒管座焊接的实际情况分析，我们发现由于管座的壁厚、椭圆度公差及管座的加工精度使得管座的钝边尺寸过大或不均匀，管座装配时，由于没有仔细控制又造成错边量过大，从而造成了管座根部内孔焊未焊透、焊穿，而管座底部的手工焊缺陷， 则主要是由于坡口间距过小，造成焊工运条不当以及操作环境恶劣等因素引起。 二、管座焊接质量改进 1改变设计坡口型式，完成焊接工艺评定 由于1000t/h和2000t/h锅筒上15920管座的坡口型式全部采用从美国CE公司引

4、进的根部不焊透的J型坡口，难于满足超声波探伤的要求，我们根据220t/h、420t/h锅筒的13312引出管管座焊接经验，将根部不焊透的J型坡口全部改成全焊透的D型坡口，并重新设计满足要求的坡口型式，重新进行工艺评定，为了保证生产的顺利进行，我们设计了新的内孔氩弧焊工装，包括导电杆、导电嘴、外保护气套、定位芯棒等工装。对焊接坡口也作了新的设计，为了检验重新设计的工装及焊接坡口的合理性，工艺部门在生产车间的配合下先后制备了近百个管座试样，边焊边调整规范参数及坡口型式的具体尺寸，边焊边总结经验，在短时间内完成了试验及工艺评定，满足了生产的正常进行。 2细化提高管座角焊缝一次合格率的措施 针对管座角

5、焊缝的一次合格率奇低问题，先后数次组织了工艺、车间、探伤、标准、设计的有关人员进行了会诊，并与车间操作工人一起对缺陷产生的原因进行了分析、探讨，根据缺陷主要集中在根部及整圈的特点，制订了新的工艺方案，并在第三台锅筒管座焊接时采取如下措施： 针对坡口间距过小，在加工坡口时，常有加工不到位的情况，决定将锅筒筒体上的坡口角度由原来的30改为15,坡口盆口尺寸加工须满足图纸要求的尺寸。 针对钝边尺寸太大或不均匀的情况，决定从第三台起管座内孔全部内镗，并对管座的加工要求提出更高的要求，管座的壁厚适当放厚以满足内镗的需要。 针对手工焊时焊条运条不畅，难以摆动的情况，决定手工焊第一层焊接时由原来的4.0焊条

6、全部改为3.2焊条。 针对错边过大的情况，采取了装配点焊时使用定位芯棒，对管座纵、环向偏差暂不考核，以满足内孔氩弧焊的需要。 焊前向焊工进行交底，焊接过程中，工艺人员到现场进行跟班、指导，以进一步掌握第一手资料，车间将原生产周期从2天改为710天，以保证质量。 经过连续10天的精心焊接，第3台锅筒管座的一次焊接合格率终于从第1台的3个合格，第2台的9个合格提高到了31个合格，但合格率仍仅41.9%，这无疑极大地打击了焊工的信心，也使很多人产生了管座焊后采用超声波探伤是否能行的疑问。在公司领导的关心和支持下，工艺部门和生产车间协手合作对第3台锅筒管座的缺陷情况进行了分析，并在产品上抽刮了3个管接

7、头进行仔细观察、研究，并让操作焊工一起来观看，使焊工对缺陷的位置、性质有一个直观了解。为此，我们又组织了工艺人员与焊工进行了交流，通过交流，工艺部门充分听取了焊工的意见并进行分析，对焊接工艺又作了如下修改： 将原来一直进大炉进行预热的工艺改为局部预热，以改善焊工的操作条件。 打破常规改变原来的操作工艺，对打底层焊接由原来的运条电弧不能给在中间，改为运条时电弧直接给在中间，并适当增加焊接电流，以保证根部焊透。 根据第3台管座角焊缝缺陷已由原来的整圈变为主要集中在起弧及收弧接头处的特点，要求焊工加强责任心，对接头处要求进行修磨。 生产车间根据实际情况又发出了“关于加强锅筒上内孔氩弧焊管接头质量的几

8、点要求”，对锅筒管座的焊接作出了详细规定，并分发到各有关工段和有关人员。 采取了如上措施后，第4台锅筒管座的焊接质量有了很大提高，经超声波探伤检查，一次合格率为73.4%，基本达到了预定的质量指标。在以后的锅筒管座焊接过程中，我们又不断总结经验，使锅筒管座的一次合格率不断提高，现在锅筒管座的一次合格率已基本达到90%以上，截至2002年底统计结果，15台产品中有6台锅筒管座焊接的一次合格率达到100%。 三、管座角焊缝自动焊接技术的研究 为了保证锅筒、压力容器上管座的焊接质量，并使管座角焊缝的一次合格率稳定地保持在90%以上，减少电焊工操作技能等人为因素引起的质量问题，有必要开发用自动焊进行管

9、座焊接的新型焊机，为此工艺部门开始立项研制管座自动焊机，并与国内某焊接设备专业生产厂家合作开发管座自动焊机。 1管座自动焊焊机的主要技术参数 a.管接头外径适用范围:100300mm b.管接头壁厚适用范围:830mm c管接头高度:150200mm d管接头最小净距(轴向、环向):100mm e最大马鞍形落差量:50mm f筒节本体及管接头材料:碳钢、低合金钢 g适应的最高预热温度:250 2设备组成 设备由马鞍形焊接主机、控制箱、进口送丝机、可摆动鹅颈式空冷焊枪以及进口IGBT逆变式焊接电源组成。适用于细丝埋弧焊、熔化极气保护焊。 焊接设备系适用于管座坡口马鞍形落差较大的气保护焊机，焊接设

10、备为适用于管座坡口马鞍形落差较小的埋弧焊机。 3焊接工艺性能试验 （1）试验用母材：BHW351743*145；20G133*12、168*15、159*20。 （2）焊接材料：H10Mn21.6mm；SJ101。 （3）焊接方法：内孔氩弧焊封底，埋弧自动焊焊妥。 （4）试样数量：2付对接，3种规格18只角焊缝。 （5）焊后检验：100%磁粉探伤、100%超声波探伤。 （6）力学性能试验：2个接头抗拉、4个横向弯曲和6个冲击韧性。 （7）宏观金相检验：每个管座角焊缝检查12个宏观剖面。 （8）试验结果：磁粉和超声波探伤合格率100%，理化性能的各项指标均符合标准要求。 四、结论 1通过改进设计

11、，优化工艺以及操作技能的培训，锅筒管座角焊缝的一次合格率明显提高，产品质量上等级。 2研制、开发了管座角焊缝自动焊机，提高焊接技术水平，填补国内空白。 火力发电厂高温高压管道上管座焊接 作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2007-12-22 20:21:02 摘要：在火力发电厂安装施工中，高温高压大径管道上接管座很多，选择合适的焊接材料、焊接工艺和热处理工艺，获得满意的焊接接头。 关键词：火力发电厂；异种钢焊接；焊后热处理 Tube Seat Weldings on high temperature and high pressure pipelines in thermal

12、 power station Lufukui (Shandong province No.3 power station construction company,weifang 261031) ABSTRACT：In construction of thermal power station,there are lots of tube seat weldings on high temperature and high pressure pipelines.We get suitable welded joints by using right welding materials,weld

13、ing procedure and heat treatment procedure. KEY WORDS： thermal power station;dissimilar steel welding;post weld heat treatment 随着电力工业的迅速发展，到2005年底全国将拥有1000 MW及以上装机容量的火电厂超过120座，高参数、大容量、超临界压力和超临界火力发电机组的不断涌现，对电站焊接接头的质量要求也不断提高，增大蒸汽温度、压力则必然要求钢材有更高的高温强度，所以电力技术的发展在很大程度上依赖于材料技术的发展水平，焊接技术又决定了材料的使用，所以焊接技术也要紧跟

14、材料技术的发展不断发展提高。高温、高压管道与管座壁厚差别大，多数属于异种钢接头，与锅炉小径管道相比，汽机四大管道设计寿命要长的多，且汽机四大管道接头都是现场施工，焊接条件差，必须制定严格的焊接、热处理工艺，才能保证焊接质量。由于目前同径管接头焊接、热处理工艺已经很成熟，无损探伤也成熟，因此汽机四大管道上各类管座焊接质量的提高将会将管道整体焊接质量上升到更高水平，加之以前这方面的总结经验较少，通过这次活动，拿出比较好的经验出来。 表1 彭城电厂3号机组（300MW亚临界）汽机四大管道上各类管座统计 母管 支管 材质 接头类别 规格 数量 主汽 安全阀管座 A335P91 M 16849 2 安全

15、阀 A335P91/WC6 M 16849 2 PCV阀管座 A335P91 M 16045 1 排汽管管座 A335P91 M 16045 1 热工压力 A335P91/12Cr1MoVG M 255 11 热工测温管座 A335P91/1Cr18Ni9Ti A 388 5 疏水管座 A335P91/12Cr1MoVG M DN40 2 轴封供汽管座 A335P91/12Cr1MoVG M DN40 1 蠕胀测点 A335P91/10CrMo910 M 16 32 热段 安全阀管座 A335P22 B 16834 2 安全阀 A335P22/WC6 B 16834 2 排汽管管座 A335P

16、22 B 19434 1 热工压力 A335P22/1Cr18Ni9Ti A 255 5 热工测温管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti A 388 5 疏水罐 A335P22/12Cr1MoVG B 2199 2 疏水管座 A335P22/12Cr1MoVG B DN40 1 蠕胀测点 A335P22/10CrMo910 B 16 32 给水 热工压力 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A 255 5 热工测温管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A 388 8 疏水放气管座 15NiCuMoNb5/20G B DN20/DN25 11 压力表管座 15NiCu

17、MoNb5/1Cr18Ni9Ti A 255 3 温度表管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A 255 6 冷段 热工压力 A672B70/1Cr18Ni9Ti A 255 2 热工测温管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti A 388 1 1 焊接性分析 表1中的接头主要是A类和M类异种钢接头。 2 焊接工艺分析 由于A类异种钢接头和M类异种钢接头，两侧钢种化学成分、金相组织、物理性能差别较大，焊接时必须选用合适的工艺才能获得满意的焊接接头，根据接头形式、规格选择焊接方法、焊接材料、焊接参数和热处理工艺。 2.1焊接方法 根据接头形式、管件规格选择焊接方法：主给水（15N

18、iCuMoNb5）、主蒸汽（A335P91）、再热热段（A335P22）、再热冷段（A672B70CL32）上焊接热工压力取源管座采用氩弧焊，其它管座和焊口采用氩弧焊打底+电焊填充盖面焊接方法，主蒸汽（A335P91）上焊接各管座、安全阀氩弧焊打底和前两道电焊时，在管道内充氩气保护，防止根部氧化，采用小电流，薄焊层，多层多道焊接工艺，每层厚度不超过焊条直径。 2.2焊接材料的选择 焊接材料的选择是异种钢焊接的关键，考虑接头形式、管件规格、控制焊缝熔合比、焊后热处理和目前公司焊接工艺评定等因素，焊材选用见表2；由于目前没有A335P91/1Cr18Ni9Ti焊接工艺评定，结合热工仪表管安装要求，

19、采用中间加套管措施进行过渡，在A335P91/1Cr18Ni9Ti之间加材质为12Cr1MoVG过渡套管，这样就成了A335P91/12Cr1MoVG和12Cr1MoVG/1Cr18Ni9Ti焊接，有相应的焊接工艺评定,焊接流程如下图1： 图1 主蒸汽管道（A335P91）上焊测温插座焊接流程 表2 异种钢接头焊材选用 母管 支管 材质 支管规格 数量 焊接材料 主蒸汽 安全阀 A335P91/WC6 16849 2 R40/R407 热工压力管座 A335P91/12Cr1MoVG 255 11 ER90S 热工测温管座 12Cr1MoV/1Cr18Ni9Ti 388 5 TGS-310 蠕

20、胀测点 A335P91/10CrMo910 16 32 ENiCrFe-3 再热热段 安全阀 A335P22/WC6 16834 2 R30/R307 热工压力管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti 255 5 TGS-310 热工测温管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti 388 5 TGS-310/A307 疏水罐 A335P22/12Cr1MoVG 2199 2 R31/R317 蠕胀测点 A335P22/10CrMo910 16 32 ENiCrFe-3 主给水 热工压力管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti 255 5 TGS-310 热工测温管座 15NiCuM

21、oNb5/1Cr18Ni9Ti 388 8 TGS-310/A307 疏水放气管座 15NiCuMoNb5/20G DN25/DN20 11 ER80S/E9018-G 减温水、旁路 15NiCuMoNb5/20G 16822 3 ER80S/E9018-G 给水再循环、减温水 15NiCuMoNb5/20G 10814 4 ER80S/E9018-G 再热冷段 热工压力管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti 255 2 TGS-310 热工测温管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti 388 1 TGS-310/A307 注：热段蠕胀测点焊接，因考虑焊后不进行热处理，故选用镍基焊材。

22、2.3坡口形式 考虑管座氩弧焊打底质量，管座采用5060的V形坡口，母管则开与管座内径一样的孔，不再打坡口，如下图。母管开孔全部采用机械加工方法，严禁用火焰切割开孔，保证管座坡口和母管开孔处无裂纹、重皮、无油污锈蚀等。 图2 安全阀管座坡口加工图 2.4焊接工艺 管座及母管打磨符合规范要求，组对好并装配牢固，先用氩弧焊点固焊3点，焊接材料、焊接工艺和预热温度等均应与正式施焊相同，点固后要认真检查每个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新点固，对于壁厚大于25mm，管径大于160mm的管座我们采用两人对称施焊，并采用多层多道焊；施焊中，要注意焊接接头和收弧的质量，收弧时应填满熔池，多层多道焊的焊道接

23、头应错开，管座和母管焊缝过渡要平滑，因为此处壁厚变化大，应力最为集中。 2.5热处理工艺 主蒸汽管道、再热热段管道、主给水管道上管座焊前预热，预热温度按主管要求，采用远红外电加热，加热范围如图3所示：焊接过程中层间温度不低于预热温度，主管材质为A335P91，层间温度不高于300，其他材质，层间温度不高于400。主蒸汽管道、再热热段管道上的蠕胀测点焊前按母管要求进行预热，由于采用镍基焊材，没有进行焊后高温回火处理，同一母管上焊接同类、同材质管座距离较近时（如热工压力取源管座），为避免同一段管道高温处理次数超过2次，争取一次焊完较近的管座，一次性高温回火处理完。 表3 各异种钢接头焊后热处理温度

24、 材质 母管规格 支管规格 焊接材料 热处理温度 A335P91/WC6 16849 16849 ER90S/E9018-B9 750 A335P91/12Cr1MoVG 45542.5 255 ER90S 760 12Cr1MoVG/1Cr18Ni9Ti 45542.5 388 TGS-310 / A335P91/10CrMo910 45542.5 16 ENiCrFe-3 / A335P22/WC6 16834 16834 R30/R307 720750 A335P22/1Cr18Ni9Ti 747.542.5 255 TGS-310 / A335P22/1Cr18Ni9Ti 747.54

25、2.5 388 TGS-310/A307 / A335P22/12Cr1MoVG 56026 2199 R31/R317 720750 A335P22/10CrMo910 747.542.5 16 ENiCrFe-3 / 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti 355.626 255 TGS-310 / 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti 355.626 388 TGS-310/A307 / 15NiCuMoNb5/20G 355.626 DN25/DN20 ER80S/E9018-G 590 图3安全阀管座预热、热处理加热片布置图 2.6管道布置要求 四大管道上的疏水管道和热

26、工压力取源管布置要合理，设有U形膨胀弯，如图4，留有膨胀余量，防止机组启动、停机时，管道膨胀、收缩受限,造成管座根部应力集中过大，导致管座焊缝产生裂纹，最终发生泄露。 图4 U型膨胀弯设计 3 无损检验 焊前所有合金钢管件进行了光谱复核，防止管件材质有误。管座焊接并热处理完后，及时进行无损探伤，采用表面渗透探伤，防止表面有开口形缺陷，并进行了100%光谱复核，防止用错焊材，并对热处理后的焊缝做了100%硬度检验，没有超标的，全部符合规范要求。 4 结论 彭城电厂#3、#4机组四大管道上焊接的各管座质量优良，投产1年来，没有发生渗漏，为机组稳定运行创造了基础。高温高压管道上焊接各类管座，严格控制

27、好焊材选择、坡口制备、焊接工艺和热处理工艺是可以获得满意焊缝接头的。 参考文献 1.焊接工艺评定规程DL/T868-2004 2.火力发电厂焊接技术规程DL/T869-2004 3.火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T 752-2001 4.火力发电厂焊接热处理技术规程DL/T 819-2002 5.焊接工程师手册陈祝年编著.北京：机械工业出版社，2002.1 6.耐热钢焊接钱昌黔主编.北京：水利电力出版社，1988 焊前预热及焊后热处理的作用 作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2007-12-29 20:13:28 重要构件的焊接、合金钢的焊接及厚部件的焊接，都要求在焊前必

28、须预热。焊前预热的主要作用如下： （1）预热能减缓焊后的冷却速度，有利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免产生氢致裂纹。同时也减少焊缝及热影响区的淬硬程度，提高了焊接接头的抗裂性。 （2）预热可降低焊接应力。均匀地局部预热或整体预热，可以减少焊接区域被焊工件之间的温度差（也称为温度梯度）。这样，一方面降低了焊接应力，另一方面，降低了焊接应变速率，有利于避免产生焊接裂纹。 （3）预热可以降低焊接结构的拘束度，对降低角接接头的拘束度尤为明显，随着预热温度的提高，裂纹发生率下降。 预热温度和层间温度的选择不仅与钢材和焊条的化 学成分有关，还与焊接结构的刚性、焊接方法、环境温度等有关，应综合考虑这些因素后确

29、定。另外，预热温度在钢材板厚方向的均匀性和在焊缝区域的均匀性，对降低焊接应力有着重要的影响。局部预热的宽度，应根据被焊工件的拘束度情况而定，一般应为焊缝区周围各三倍壁厚，且不得少于150-200毫米。如果预热不均匀，不但不减少焊接应力，反而会出现增大焊接应力的情况。 焊后热处理的目的有三个：消氢、消除焊接应力、改善焊缝组织和综合性能。 焊后消氢处理，是指在焊接完成以后，焊缝尚未冷却至100以下时，进行的低温热处理。一般规范为加热到200350，保温2-6小时。焊后消氢处理的主要作用是加快焊缝及热影响区中氢的逸出，对于防止低合金钢焊接时产生焊接裂纹的效果极为显著。 在焊接过程中，由于加热和冷却的

30、不均匀性，以及构件本身产生拘束或外加拘束，在焊接工作结束后，在构件中总会产生焊接应力。焊接应力在构件中的存在，会降低焊接接头区的实际承载能力，产生塑性变形，严重时，还会导致构件的破坏。 消应力热处理是使焊好的工件在高温状态下，其屈服强度下降，来达到松弛焊接应力的目的。常用的方法有两种：一是整体高温回火，即把焊件整体放入加热炉内，缓慢加热到一定温度，然后保温一段时间，最后在空气中或炉内冷却。用这种方法可以消除80%-90%的焊接应力。另一种方法是局部高温回火，即只对焊缝及其附近区域进行加热，然后缓慢冷却，降低焊接应力的峰值，使应力分布比较平缓，起到部分消除焊接应力的目的。 有些合金钢材料在焊接以

31、后，其焊接接头会出现淬硬组织，使材料的机械性能变坏。此外，这种淬硬组织在焊接应力及氢的作用下，可能导致接头的破坏。如果经过热处理以后，接头的金相组织得到改善，提高了焊接接头的塑性、韧性，从而改善了焊接接头的综合机械性能。 常用焊接方法对结构的适应性 作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-1-5 19:14:51 焊接接头工艺设计 作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-8-27 19:38:08 一、焊条电弧焊的接头形式主要有哪些？ 焊条电弧焊接头的基本形式有4种：对接接头、角接接头、T形接头和搭接接头。 （1）对接接头受力较均匀，焊接质量易于保证，应用最广，应优先选用。 （2）角接接头和T形接头受力情况较对接接头复杂，但接头呈直角或一定角度时必须采用这两种接头形式。它们