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火力发电厂高温高压管道上管座焊接

发布时间：2009/6/11 阅读次数：1805 字体大小: 【小】【中】【大】

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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 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,welding 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 φ168×49 2
安全阀 A335P91/WC6 M φ168×49 2
PCV阀管座 A335P91 M φ160×45 1
排汽管管座 A335P91 M φ160×45 1
热工压力 A335P91/12Cr1MoVG M φ25×5 11
热工测温管座 A335P91/1Cr18Ni9Ti A φ38×8 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 φ16 32
热段安全阀管座 A335P22 B φ168×34 2
安全阀 A335P22/WC6 B φ168×34 2
排汽管管座 A335P22 B φ194×34 1
热工压力 A335P22/1Cr18Ni9Ti A φ25×5 5
热工测温管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti A φ38×8 5
疏水罐 A335P22/12Cr1MoVG B φ219×9 2
疏水管座 A335P22/12Cr1MoVG B DN40 1
蠕胀测点 A335P22/10CrMo910 B φ16 32
给水热工压力 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A φ25×5 5
热工测温管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A φ38×8 8
疏水放气管座 15NiCuMoNb5/20G B DN20/DN25 11
压力表管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A φ25×5 3
温度表管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A φ25×5 6
冷段热工压力 A672B70/1Cr18Ni9Ti A φ25×5 2
热工测温管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti A φ38×8 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（15NiCuMoNb5）、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，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 φ168×49 2 R40/R407
热工压力管座 A335P91/12Cr1MoVG φ25×5 11 ER90S
热工测温管座 12Cr1MoV/1Cr18Ni9Ti φ38×8 5 TGS-310
蠕胀测点 A335P91/10CrMo910 φ16 32 ENiCrFe-3
再热热段安全阀 A335P22/WC6 φ168×34 2 R30/R307
热工压力管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti φ25×5 5 TGS-310
热工测温管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti φ38×8 5 TGS-310/A307
疏水罐 A335P22/12Cr1MoVG φ219×9 2 R31/R317
蠕胀测点 A335P22/10CrMo910 φ16 32 ENiCrFe-3
主给水热工压力管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti φ25×5 5 TGS-310
热工测温管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti φ38×8 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 φ168×22 3 ER80S/E9018-G
给水再循环、减温水 15NiCuMoNb5/20G φ108×14 4 ER80S/E9018-G
再热冷段热工压力管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti φ25×5 2 TGS-310
热工测温管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti φ38×8 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。

2.3坡口形式

考虑管座氩弧焊打底质量，管座采用50~60°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

材质母管规格支管规格焊接材料热处理温度
A335P91/WC6 φ168×49 φ168×49 ER90S/E9018-B9 750
A335P91/12Cr1MoVG φ455×42.5 φ25×5 ER90S 760
12Cr1MoVG/1Cr18Ni9Ti φ455×42.5 φ38×8 TGS-310 /
A335P91/10CrMo910 φ455×42.5 φ16 ENiCrFe-3 /
A335P22/WC6 φ168×34 φ168×34 R30/R307 720~750
A335P22/1Cr18Ni9Ti φ747.5×42.5 φ25×5 TGS-310 /
A335P22/1Cr18Ni9Ti φ747.5×42.5 φ38×8 TGS-310/A307 /
A335P22/12Cr1MoVG φ560×26 φ219×9 R31/R317 720~750
A335P22/10CrMo910 φ747.5×42.5 φ16 ENiCrFe-3 /
15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti φ355.6×26 φ25×5 TGS-310 /
15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti φ355.6×26 φ38×8 TGS-310/A307 /
15NiCuMoNb5/20G φ355.6×26 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

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