1、超超臨界機(jī)組用SA335-P92厚壁管埋弧自動焊工藝研究張?zhí)?，陳春平2 ，鄭海臣2，張文勇1（1. 中原工學(xué)院，河南 鄭州 450007；2河南華電金源管道有限公司，河南 鄭州450051.） 摘 要：超超臨界發(fā)電機(jī)組的發(fā)展，使得SA335-P92鋼管的用量越來越大。通過采取嚴(yán)密的工藝措施，保證了SA335-P92鋼管的埋弧自動焊的各項(xiàng)性能，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組，SA335-P92鋼，埋弧自動焊，熱處理Research on the Processing of SA335-P92 Intermediate Frequency Bending Pipefor Ultra

2、-supercritical Power UnitZHANG Taichao1 ，CHENG Chunping2，ZHENG Haichen2，ZHANG Wenyong1（1.Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China ；2. Henan HuadianJinyuan Piping Co., Ltd. Technology Department,Zhengzhou 450051.China.） Abstract: The development of the ultra-supercritical power unit,

3、 making the using amount of steel SA335-P92 growing. Process by taking strict measures to ensure the SA335-P92 steel pipe submerged arc welding of the performance, to ensure the safe operation of the units.Key Word: ultra-supercritical power unit，SA335-P92，submerged arc welding，heat treatment。1、前言隨著

4、我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，為提高火電機(jī)組的熱效率，降低煤耗，需要提高蒸汽的壓力和蒸汽的溫度，發(fā)展了超臨界和超超臨界機(jī)組。而開發(fā)和采用耐高溫性能良好的耐熱鋼是發(fā)展超臨界和超超臨界機(jī)組的關(guān)鍵。SA335P92鋼屬于新型9Cr馬氏體耐熱合金鋼，具有良好的物理性能和高溫蠕變強(qiáng)度，但因其合金含量高，焊接上有較大的技術(shù)難度，對焊接工藝和工藝參數(shù)很敏感，容易出現(xiàn)焊縫韌度低的問題。焊接接頭是影響機(jī)組運(yùn)行安全的最薄弱環(huán)節(jié)，如果無法保證焊縫焊接質(zhì)量，將給機(jī)組運(yùn)行安全性帶來威脅，就無法更好的發(fā)展超超臨界機(jī)組，因此我們經(jīng)過多次試驗(yàn)，克服了SA335P92材料焊接的各項(xiàng)難題，尤其是在焊接中運(yùn)用埋弧自動焊技術(shù)，大大提高了焊

5、接質(zhì)量和焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時(shí)極大的提高了生產(chǎn)效率。2、工法特點(diǎn)與全部采用手工焊相比，采用埋弧自動焊具有明顯的優(yōu)勢：1） 生產(chǎn)效率大幅度提高；2）焊縫質(zhì)量穩(wěn)定可靠，焊縫成形美觀；3）改善勞動條件，降低勞動強(qiáng)度；4）節(jié)省焊接材料和電能。3、材料與設(shè)備（1）材料原材：SA335P92管子或管件。焊接材料：氬弧焊焊絲牌號為Thermanit MTS616 (SFA 5.28 ER90S-B9)；手工焊焊條 牌號為Thermanit MTS616 (AWSA5.5 E9015-B9)；埋弧自動焊焊絲牌號Thermanit MTS616 (EN12070 SZCrMoVNb 9 0.5 1.5), 埋弧

6、自動焊焊劑牌號Marathon 543（EN 760 SAFB2 55 DC）（2）主要設(shè)備采用ZXG-1000R型弧焊整流器；機(jī)頭為上海電焊機(jī)廠生產(chǎn)MZ-1-1000A自動埋弧焊機(jī)， 1采用電弧電壓反饋來控制焊絲的送給速度，使之有較為穩(wěn)定的電弧電壓與引弧過程。立柱式焊接操作機(jī)裝在另外的軌道上，可調(diào)整與滾輪架的相對位置。管道的規(guī)格和型式是多種多樣的，直徑大小不一；可調(diào)整焊接操作機(jī)的位置和高度，以適應(yīng)不同的組段。焊接滾輪架裝在鋪設(shè)好的軌道上，每組兩個(gè)，分為主動輪和從動輪。可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整滾輪架位置和主動輪、從動輪的間距，實(shí)現(xiàn)管子的均勻平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。將管子一端用卡盤式旋轉(zhuǎn)裝置固定，另一端放在焊接滾輪

7、架上，通過卡盤式旋轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)管子的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，既避免了軸向竄動又解決了不規(guī)則件的配重問題。4、施工工藝流程及焊接工藝要點(diǎn)（1）埋弧自動焊焊前準(zhǔn)備1）組對點(diǎn)焊對口前清理管子坡口處及內(nèi)、外壁1015mm范圍內(nèi)的污物及油、銹，至露出金屬光澤；管口端面應(yīng)與管子中心線垂直，其偏斜度f 2mm；對口時(shí)一般應(yīng)做到內(nèi)壁齊平，如有錯(cuò)口，錯(cuò)口值1 mm；對口間隙控制在2-4mm。采用“定位塊”方法點(diǎn)固，周向均布三點(diǎn)，“定位塊”材質(zhì)和管子同材質(zhì)即SA335P92材料，點(diǎn)固焊用的焊條與正式焊接相同。當(dāng)去除“定位塊”時(shí)，不應(yīng)損傷母材，并將其殘留焊疤清除干凈，打磨修整。2）低溫預(yù)熱點(diǎn)焊完畢，使用自動溫控柜和繩型或片狀電阻絲

8、加熱器進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度150200，恒溫2h；因K型熱電偶一般只能布置于管子外壁，管子外壁溫度和內(nèi)壁溫度有一定偏差，需用紅外線測溫儀直接測量坡口處的溫度，保證待焊接位置溫度均勻并達(dá)到要求。3）氬弧焊打底氬弧焊和焊條電弧焊第一層焊接時(shí)，管子內(nèi)壁必須進(jìn)行充氬或使用免充氬保護(hù)劑進(jìn)行根部保護(hù)，防止根部氧化。如果使用氬氣，其純度應(yīng)99.95%；施焊過程中保護(hù)氣體流量應(yīng)保持在815 l/min；氬弧焊接過程中氬氣流量為810l/min。氬弧焊打底焊兩層，焊絲規(guī)格2.4mm，每層厚度控制在2.5-3.0 mm，焊接電流120150A，電壓 10-15V。4）氬弧焊完畢，應(yīng)仔細(xì)檢查打底焊縫質(zhì)量，確認(rèn)合格后，

9、預(yù)熱200250，恒溫0.5h以上，且經(jīng)測溫儀測量驗(yàn)證，待焊接處溫度基本均勻，再進(jìn)行電焊填充。5）手工電弧焊填充電焊填充厚度10-15mm，電焊填充第一層焊接時(shí)保持內(nèi)部充氬狀態(tài)，其它焊道可以停止內(nèi)部充氬保護(hù)。施焊過程中保留加熱片，并且全過程打點(diǎn)記錄，確保層間溫度不低于200，且不高于300。應(yīng)采用多層多道焊，填充層厚度以較薄為好，3.2焊條每層厚度不超過3.2mm，擺動寬度不超過13 mm。每層焊道焊接完畢，用砂輪機(jī)或鋼絲刷將焊渣、飛濺等雜物清理干凈（尤其注意中間接頭和坡口邊緣），經(jīng)自檢合格后，方可焊接次層。手工電弧焊選用3.2焊條，焊接電流90150A，電壓20-25V。（2）埋弧自動焊焊接

10、1）焊接電源表計(jì)指示值應(yīng)正確；焊接滾輪架間距應(yīng)調(diào)整至和工件尺寸相適應(yīng)，便于焊接；檢查焊劑流下是否通暢、送絲是否均勻、焊絲調(diào)直機(jī)構(gòu)是否有效、導(dǎo)電嘴長度和坡口深度是否相適應(yīng)。2）為防止焊接過程中液體金屬和熔渣的流失，需要使焊接機(jī)頭逆工件旋轉(zhuǎn)方向移動一個(gè)距離，使焊絲有一個(gè)適當(dāng)?shù)钠屏俊Ｆ屏康拇笮『凸茏又睆健⒑附铀俣扔嘘P(guān)；工件直徑增 2大，電流加大，或焊接速度增大，都要求偏移距離增大；根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)焊絲偏移量可在15-25mm之間選擇。3）為防止溫度下降過快，手工焊填充后加熱繩和保溫棉不拆除，但在埋弧自動焊焊接前須用紅外線測溫儀測量焊縫溫度，保證焊縫溫度在200-300之間，否則應(yīng)重新進(jìn)行預(yù)熱。4）在

11、施焊過程中，應(yīng)隨時(shí)用測溫儀測量保證層間溫度在200-300之間，當(dāng)溫度達(dá)到層間溫度上限時(shí)應(yīng)暫停焊接，待溫度降至層間溫度下限再繼續(xù)焊接。層間溫度在起焊點(diǎn)前50mm處進(jìn)行測量。5）采用多層多道焊，每層的焊道數(shù)在兩道以上。當(dāng)焊道數(shù)超過兩道時(shí)，為保證坡口側(cè)壁的熔合，應(yīng)先焊兩側(cè)的兩道，再焊接中間焊道。6）注意起弧和收弧質(zhì)量，焊縫頭尾，熔深往往不夠，需加以注意。7）施焊過程中及層間應(yīng)仔細(xì)檢查，注意渣殼清理干凈，以免夾渣，發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)處理。當(dāng)焊縫出現(xiàn)較嚴(yán)重缺陷時(shí)，應(yīng)暫停焊接，對缺陷進(jìn)行處理。再次焊接時(shí)，檢查焊縫溫度在層間溫度范圍內(nèi)，繼續(xù)焊接。若溫度降至層間溫度下限以下，需重新預(yù)熱。8）自動焊焊絲直徑選用2

12、.5mm，焊絲桿伸長20-30mm，絲-壁間距小于焊絲直徑2.5mm，導(dǎo)電嘴與工件距離20-30mm，焊接電流350-400A，焊接電壓25-30V，焊接速度25-30m/h（3）焊接完成后應(yīng)進(jìn)行300-350，恒溫2h的后熱處理，但需注意在進(jìn)行后熱處理前應(yīng)先將焊縫保溫緩冷至80-100恒溫2h，待馬氏體組織完全轉(zhuǎn)變完成后再進(jìn)行后熱處理。（4）后熱完成后進(jìn)行表面質(zhì)量檢查，為了避免返修造成的熱處理次數(shù)的增加，在熱處理前最好先進(jìn)行超聲波檢測。（5）焊縫檢查合格后即可進(jìn)行焊后熱處理，焊后熱處理采用高溫回火，熱處理采用裝爐做整體熱處理。回火加熱溫度：760±10，恒溫時(shí)間：6h，升降溫速度據(jù)

13、壁厚確定，但應(yīng)100/h。降溫至300以下時(shí)，可不控制冷速，在靜止的空氣中冷卻至室溫。焊接熱處理過程曲線見圖1。圖1 SA335P92焊后熱處理工藝曲線Fig 1 SA335P92 heat treatment curve behind welding（6）焊縫熱處理完成后按照要求進(jìn)行無損探傷檢測，如果不合格應(yīng)按照正式焊口施焊的各項(xiàng)要求進(jìn)行返修。5、質(zhì)量控制5.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)焊縫表面質(zhì)量符合火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程DL/T869-2004 的要求。射線探傷按鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程(DL/T821-2002)的規(guī)定進(jìn)行，焊縫質(zhì)量不低于級。超聲波探傷按管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)

14、程(DL/T820-2002)B級進(jìn)行，焊縫質(zhì) 3量達(dá)級。磁粉探傷按承壓設(shè)備無損檢測 第4部分：磁粉檢測（JB/T4730.4-2005）進(jìn)行。 光譜檢測按照電力設(shè)備金屬光譜分析技術(shù)導(dǎo)則DL/T991-2006進(jìn)行。硬度檢測按照金屬布氏硬度試驗(yàn) 第1部分：試驗(yàn)方法GB/T231.1-2002的規(guī)定進(jìn)行，焊縫和原材硬度合格標(biāo)準(zhǔn)為170HBS250且焊縫硬度不低于母材硬度。5.2 質(zhì)量控制措施（1）施工過程中嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，認(rèn)真執(zhí)行班組自檢、班組之間互檢和質(zhì)量部門終檢的檢驗(yàn)制度，沒有質(zhì)量部門的放行單，不得轉(zhuǎn)入下道工序。（2）控制焊縫表面質(zhì)量：首先在對口時(shí)應(yīng)保證對口質(zhì)量，對口間

15、隙和內(nèi)外壁錯(cuò)口值在要求的范圍內(nèi)；其次要控制好層間焊縫的成型質(zhì)量，蓋面時(shí)適當(dāng)提高焊接電弧電壓，停止時(shí)應(yīng)先停工件的滾動，后停電弧，以便填滿弧坑。另外，應(yīng)使焊絲相對管子中心適當(dāng)偏移，選擇合適的焊絲偏移量防止出現(xiàn)咬邊缺陷。（3）防止內(nèi)部焊接缺陷：埋弧自動焊最常出現(xiàn)的缺陷是層間及坡口邊緣未熔合、夾渣及氣孔。過分的增加焊接速度不但容易造成未焊透，而且容易造成坡口邊緣未熔合，所以焊接過程中應(yīng)嚴(yán)格控制焊接速度，采用2.5mm的焊絲時(shí)焊接速度應(yīng)控制在2530m/h。焊絲和坡口側(cè)壁之間的間距如果不合適也容易造成坡口邊緣未熔合，我公司對導(dǎo)電嘴的長度和直徑上進(jìn)行了改進(jìn)，不但可以滿足不同厚度管道的焊接要求而且很好的保證

16、了絲-壁間距，防止出現(xiàn)未熔合。在焊接前應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，將坡口邊緣清理干凈、焊劑按要求的溫度和時(shí)間進(jìn)行烘干，防止出現(xiàn)氣孔。焊接電流和電弧電壓及焊接速度配合合理、適當(dāng)，自動焊前仔細(xì)檢查手工焊焊縫質(zhì)量，施焊過程中及層間應(yīng)仔細(xì)檢查并及時(shí)將渣殼清理干凈，防止出現(xiàn)夾渣缺陷。按照規(guī)定的溫度上限和下限嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度和層間溫度，防止出現(xiàn)冷裂紋；合理調(diào)整焊接電流和電弧電壓及焊接速度使焊縫表面形成凸面，避免層間形成熱裂紋。（4）確保焊接接頭沖擊韌性的措施盡量采用直徑小的焊絲施焊，SA335P92焊接時(shí)焊絲直徑不超過2.5mm。采用多層多道焊接，在滿足焊接質(zhì)量的前提下，盡量采用小的規(guī)范，提高焊接速度，避免過厚的

17、焊道，控制每道焊層的增厚3.0mm，使線能量控制在25kJ/cm以下。嚴(yán)格控制層間溫度，在施焊前應(yīng)用測溫儀測量溫度保證待施焊處的實(shí)際溫度在要求范圍內(nèi)，在施焊過程中隨時(shí)用測溫儀測量保證層間溫度，當(dāng)溫度達(dá)到層間溫度上限時(shí)應(yīng)暫停焊接，待溫度降至層間溫度下限再繼續(xù)焊接，若溫度降至層間溫度下限以下，也應(yīng)停止焊接重新預(yù)熱。焊后立即進(jìn)行后熱處理并及時(shí)進(jìn)行最終焊后熱處理，并嚴(yán)格按照熱處理工藝要求的溫度和時(shí)間施工，盡量保證焊縫經(jīng)過熱處理后硬度值在170-250HBS之間。6、應(yīng)用實(shí)例及經(jīng)濟(jì)效益分析焊接生產(chǎn)效率顯著提高。以鄒縣1000MW超超臨界機(jī)組主蒸汽ID368×91，SA335P92焊口為例，采用傳統(tǒng)的氬弧焊打底電焊蓋面工藝，每道焊口需兩個(gè)焊工焊約6天；改用自動焊共需2天，自動焊前準(zhǔn)備時(shí)間1天，埋弧自動焊1天。與手工電弧焊相比，生產(chǎn)效率得到明顯提高。應(yīng)用埋弧