超超临界机组T92锅炉密排管焊接及热处理工艺控制

2022-09-12

1 工程情况简介

潮州三百门电厂2×1000MW超超临界3#机组锅炉末级过热器、末级再热器出口集箱管座焊口材质均为SA-213T92。未过共有SA-213T92焊口16×100排=1600个, 管口分两种规格:φ57×12和φ54×12, 每台锅炉左右对称2个联箱共100排管, 每排管之间的距离约33.3cm, 每排管子管壁之间的距离约7cm;未再共有SA-213T92焊口9×1 26排=1 13 4个, 管口分两种规格:φ6 3.5×10.5和φ76×15.5, 每台锅炉左右对称2个联箱共12 6排管, 每排管之间的距离约26.7cm, 每排管子管壁之间的距离约11cm。

2 焊接、热处理问题分析

2.1 化学成分的影响

SA213-T92是一种新型马氏体耐热钢, 与SA213-T91钢材相比, 最大的差别在于该钢材增加了W的含量 (1.5%~2.5%) , 降低了Mo的含量 (0.3%~0.6%) 并适当添加了微量B元素, 由于W为高熔点金属, 随着其含量的加大钢材的焊接性变差, 金属熔池的稠度变大, 不容易散开, 这给焊接操作带来了较大的困难。

2.2 焊接材料的影响

现场使用的MTS-616为钢芯过渡的焊条, 由于焊条合金元素含量高, 焊条电阻值变大, 焊条在焊到一半左右时, 后部的药皮很容易发红甚至脱落从而失去保护作用, 如果焊接过程中不注意更换焊条, 继续施焊很容易在焊到没有药片保护部分的焊道中产生气孔缺陷。

2.3 施工人员安排的影响

由于厂家设备到货比较晚, 而业主要求的水压时间没有相应的推迟, 使得工期比较紧张, 为了按期完成, 施工项目不得不投入更多的人力、物力到同一工作点去抢进度, 这就使得原本就十分狭小的安装空间变的更加拥挤不堪, 这在不同程度上造成了对焊工操作上的影响。

2.3 焊接工艺参数的影响

T92焊接资料中一直在强调在焊接T92钢材时尽量用较小的焊接电流, 控制焊接线能量, 但一味的使用小的焊接电流很容易造成未焊透缺陷, 且过小的焊接电流进一步使得焊接熔池不易散开, 造成更大的焊接困难。而且控制焊接线能量这一词比较书面化, 不便于指导实际焊接施工。

2.4 包炉方式对热处理的影响

通过模拟现场热处理规范进行试验发现, 造成焊缝硬度值偏高的原因是热处理恒温过程中的实际温度低于热处理温控仪上的显示温度, 热处理未达到工艺温度要求。经过分析找到主要原因如下。

(1) 小管现场热处理包炉基本上使用履带式加热器, 而现场所使用的履带式加热器型号规格与管径有些差别, 加热器包扎后存在一个拱起的重叠区或者加热器较短留下10mm左右未覆盖区, 造成管壁受热不均匀, 焊口实际温度上不去。

(2) 锅炉上风较大, 小径管分开包炉, 散热快。

(3) 保温棉包裹层较薄, 散热快, 不利用升温。

3 焊接、热处理工艺探索及控制措施

3.1 合理安排施工人员

管排对口焊接过程中需要钳工和焊工的密切配合, 合理安排钳工和焊工的分布是提高劳动效率, 保证焊接质量的前提。根据现场的实际工作情况和一段时间的统计分析发现, 大约每隔15片管屏作为一个工作点, 安排3名钳工、2名焊工组成一个工作组施工综合效率最高。这样的安排既让相邻工作点的人员不相互影响, 保证安装效率和质量, 又能不浪费安装空间加快工作进度。

3.2 严格对口质量

坡口角度3 0°~3 5°, 钝边0.5~1.0mm, 间隙2.5mm~3.0mm, 对口间隙小易造成未焊透, 间隙大, 填充金属量大, 焊接速度减慢, 热输入量增加, 从而造成焊缝层间温度过高, 焊缝性能下降。管口在组对前应对母材内外壁每侧10mm~15mm范围内的油、漆、锈等清理干净, 直到发出金属光泽, 焊工在焊接前要对焊口进行检查。

3.3 焊口组对顺序

钳工在对口前, 先要观察好管排情况, 明确哪些焊口位置比较困难, 组对焊口的先后顺序要做到心中有数。先组对困难位置的焊口, 利用链条葫芦将其周围的管子拉开, 尽量为焊接留下更大的空间。对完一排管屏后间隔2~3排然后对下一排, 不要与需要热处理的焊口有位置冲突。

3.4 充氩保护

采用破口处充氩方法, 充氩工具采用自制的充氩扁铜管, 焊接时, 两人对焊一排管, 当一面点口的时候, 另一面的焊工注意用充压装置对焊缝内进行充压, 并用小块硬纸板挡在两管间死角位的对面, 以减少氩弧焊过程中因焊枪角度达不到要求而造成的焊枪处氩气的流失。打底焊接过程中双方互相协助观察焊缝内部的熔合情况, 及时发现并解决未焊透, 未熔合等缺陷。

3.5 及时更换焊条

焊条在烘焙前要仔细检查, 发现有药皮脱落的要做报废处理, 烘焙温度350℃, 恒温2h。现场使用的MTS616焊条, 通电保温, 在焊接过程中当发现焊条发红时应及时更换, 防止因药皮脱落失去保护作用在焊道结尾部分产生气孔。

3.6 改进热处理包炉方法

末再焊口热处理包炉方法:根据末再T92焊口规格, 先选用与各规格相符的加热器单个独立包炉, 再用大张保温棉将相邻的2~4个焊口从外面一起包住, 以减少热量的散失。

末过热处理包炉方法:将两块规格为1120mm×180mm的10KW加热器用铁线连接起来, 紧密覆盖在排焊口, 并在管排间隙处添加小片加热器, 保温棉的包覆要均匀, 管与管间隙处及整个保温棉要捆绑紧实。

4 焊接质量

按照以上改进后的焊接、热处理工艺和焊接人员的共同努力, 末级过热器和末级再热器共完成T92焊口2734道, 经射线检验, 一次合格率达99.35%, 焊缝热处理后硬度值全部合格, 硬度值稳定在2 0 0 H B W~250HBW。

5 结语

在潮州三百门电厂2×1000MW 3号机组工程末再、末过的焊接过程中, 针对焊接前期出现的质量问题, 项目群策群力把所有遇到的困难都做好详细的对策, 严格按照焊接工艺施工, 首先要保证焊接质量, 其次再谈进度, 通过大家共同努力, 终于攻克T92管焊接难关, 在取得优异成绩的同时为公司后续新材料焊接积累了宝贵的经验。

摘要：介绍了潮州三百门电厂2×1000MW超超临界3#机组锅炉T92密排管焊接和热处理过程中所遇到的质量问题, 结合现场工程实践及一定的工艺实验和理论知识, 对该类钢材小径密排管的焊接热处理工艺、施工中应注意的事项及应采取的措施等均有一定的探索, 为后续工程焊接该类钢提供一些借鉴。

关键词：超超临界机组,参数,热处理