1、鍋爐、壓力容器筒體上管座角焊縫焊接技術的研究佚名文章來源：網上搜集點擊數：更新時間：2007-12-2220:21:53|摘要：鍋爐、壓力容器筒體上管座角焊縫焊接技術的研究摘要：本文針對鍋爐鍋筒上蒸汽引出管管座角焊縫要求全焊透特點,通過改良焊接坡口設計,優化工藝以及對操作工人技能的培訓,使鍋筒管座角焊縫的超聲波探傷一次合格率明顯提升.創新地研制開發了適合鍋筒管座角焊縫焊接的機械焊設備,進行了大量的試驗和產品試生產,其焊接生產率高,質量穩定可靠,大大改善了焊工的操作環境,并在行業中率先使用焊接新工藝,到達國內先進水平.關鍵詞：管座角焊縫；超聲波探傷；機械焊一、前言鍋筒是鍋爐產品中一個非常重要的部

2、件,鍋筒的焊接質量歷來是各鍋爐廠家最為關心的,但以往大家一般主要將注意力集中在鍋筒的縱縫、環縫及集中下降管、給水管上,對于133mm及159mm引出管管座的焊接一直沒有引起足夠重視,但隨著用戶對管座焊接要求的不斷提升,鍋筒管座的焊接已成為鍋爐行業關注的焦點.以往在220t/h、420t/h鍋筒的133X12引出管管座焊接時,選用全焊透的結構型式,焊接采用內孔瀛弧焊封底、手工電弧焊蓋面,焊后僅進行外表磁粉探傷,然而在采用超聲波探傷檢查后,連續兩臺產品的鍋筒管座角焊縫一次合格率低得實在確實令人難以接受,也立即引起了大家的高度重視,經過實物解剖的分析,發現鍋筒管座焊接缺陷主要分布在內孔瀛弧封底焊根部

3、和手工焊焊縫底部,大局部呈整圈分布,缺陷的性質為未焊透、夾渣和氣孔.從目前生產情況來看,現有的設備,管座加工精度,焊接坡口的具體尺寸,焊工的操作技能等均不能滿足要求,因而焊接質量難以到達超聲波探傷合格標準.根據前兩臺鍋筒管座焊接的實際情況分析,我們發現由于管座的壁厚、橢圓度公差及管座的加工精度使得管座的鈍邊尺寸過大或不均勻,管座裝配時,由于沒有仔細限制又造成錯邊量過大,從而造成了管座根部內孔焊未焊透、焊穿,而管座底部的手工焊缺陷,那么主要是由于坡口間距過小,造成焊工運條不當以及操作環境惡劣等因素引起.二、管座焊接質量改良1 .改變設計坡口型式,完成焊接工藝評定由于1000t/h和2000t/h

4、鍋筒上159X20f座的坡口型式全部采用從美國CE公司引進的根部不焊透的J型坡口,難于滿足超聲波探傷的要求,我們根據220t/h、420t/h鍋筒的133X121出管管座焊接經驗,將根部不焊透的J型坡口全部改成全焊透的D型坡口,并重新設計滿足要求的坡口型式,重新進行工藝評定,為了保證生產的順利進行,我們設計了新的內孔瀛弧焊工裝,包括導電桿、導電嘴、外保護氣套、定位芯棒等工裝.對焊接坡口也作了新的設計,為了檢驗重新設計的工裝及焊接坡口的合理性,工藝部門在生產車間的配合下先后制備了近百個管座試樣,邊焊邊調整標準參數及坡口型式的具體尺寸,邊焊邊總結經驗,在短時間內完成了試驗及工藝評定,滿足了生產的正

5、常進行.2 .細化提升管座角焊縫一次合格率的舉措針對管座角焊縫的一次合格率奇低問題,先后數次組織了工藝、車間、探傷、標準、設計的有關人員進行了會診,并與車間操作工人一起對缺陷產生的原因進行了分析、探討,根據缺陷主要集中在根部及整圈的特點,制訂了新的工藝方案,并在第三臺鍋筒管座焊接時采取如下舉措：針對坡口間距過小,在加工坡口時,常有加工不到位的情況,決定將鍋筒筒體上的坡口角度由原來的30.改為15.,坡口盆口尺寸加工須滿足圖紙要求的尺寸.針對鈍邊尺寸太大或不均勻的情況,決定從第三臺起管座內孔全部內鍵,并對管座的加工要求提出更高的要求,管座的壁厚適當放厚以滿足內鏈的需要.針對手工焊時焊條運條不暢,

6、難以擺動的情況,決定手工焊第一層焊接時由原來的4.0焊條全部改為3.2焊條.針對錯邊過大的情況,采取了裝配點焊時使用定位芯棒,對管座縱、環向偏差暫不考核,以滿足內孔瀛弧焊的需要.焊前向焊工進行交底,焊接過程中,工藝人員到現場進行跟班、指導,以進一步掌握第一手資料,車間將原生產周期從2天改為710天,以保證質量.經過連續10天的精心焊接,第3臺鍋筒管座的一次焊接合格率終于從第1臺的3個合格,第2臺的9個合格提升到了31個合格,但合格率仍僅41.9%,這無疑極大地打擊了焊工的信心,也使很多人產生了管座焊后采用超聲波探傷是否能行的疑問.在公司領導的關心和支持下,工藝部門和生產車間協手合作對第3臺鍋筒

7、管座的缺陷情況進行了分析,并在產品上抽刮了3個管接頭進行仔細觀察、研究,并讓操作焊工一起來觀看,使焊工對缺陷的位置、性質有一個直觀了解.為此,我們又組織了工藝人員與焊工進行了交流,通過交流,工藝部門充分聽取了焊工的意見并進行分析,對焊接工藝又作了如下修改：將原來一直進大爐進行預熱的工藝改為局部預熱,以改善焊工的操作條件.打破常規改變原來的操作工藝,對打底層焊接由原來的運條電弧不能給在中間,改為運條時電弧直接給在中間,并適當增加焊接電流,以保證根部焊透.根據第3臺管座角焊縫缺陷已由原來的整圈變為主要集中在起弧及收弧接頭處的特點,要求焊工加強責任心,對接頭處要求進行修磨.生產車間根據實際情況又發出

8、了關于增強鍋筒上內孔瀛弧焊管接頭質量的幾點要求,對鍋筒管座的焊接作出了詳細規定,并分發到各有關工段和有關人員.采取了如上舉措后,第4臺鍋筒管座的焊接質量有了很大提升,經超聲波探傷檢查,一次合格率為90%以上,截至2002年底統計結果,15臺73.4%,根本到達了預定的質量指標.在以后的鍋筒管座焊接過程中,我們又不斷總結經驗,使鍋筒管座的一次合格率不斷提升,現在鍋筒管座的一次合格率已根本到達產品中有6臺鍋筒管座焊接的一次合格率到達100%、管座角焊縫自動焊接技術的研究90%以上,為了保證鍋筒、壓力容器上管座的焊接質量,并使管座角焊縫的一次合格率穩定地保持在減少電焊工操作技能等人為因素引起的質量問

9、題,有必要開發用自動焊進行管座焊接的新型焊機,為此工藝部門開始立項研制管座自動焊機,并與國內某焊接設備專業生產廠家合作開發管座自動焊機.1 .管座自動焊焊機的主要技術參數a.管接頭外徑適用范圍：100300mmb.管接頭壁厚適用范圍：830mmc.管接頭高度：150200mmd.管接頭最小凈距軸向、環向:100mme.最大馬鞍形落差量：50mmf.筒節本體及管接頭材料：碳鋼、低合金鋼g.適應的最高預熱溫度：250C2 .設備組成設備由馬鞍形焊接主機、限制箱、進口送絲機、可擺動鵝頸式空冷焊槍以及進口IGBT逆變式焊接電源組成.適用于細絲埋弧焊、熔化極氣保護焊.焊接設備系適用于管座坡口馬鞍形落差較

10、大的氣保護焊機,焊接設備為適用于管座坡口馬鞍形落差較小的埋弧焊機.3 .焊接工藝性能試驗(1)試驗用母材：BHW351743*145;20G5133*12、168*15、159*20.(2)焊接材料：H10Mn21.6mm;SJ101(3)焊接方法：內孔瀛弧焊封底,埋弧自動焊焊妥.(4)試樣數量：2付對接,3種規格18只角焊縫(5)焊后檢驗：100%磁粉探傷、100%超聲波探傷.(6)力學性能試驗：2個接頭抗拉、4個橫向彎曲和6個沖擊韌性(7)宏觀金相檢驗：每個管座角焊縫檢查12個宏觀剖面(8)試驗結果：磁粉和超聲波探傷合格率100%,理化性能的各項指標均符合標準要求.四、結論1 .通過改良設

11、計,優化工藝以及操作技能的培訓,鍋筒管座角焊縫的一次合格率明顯提升,產品質量上等級.2 .研制、開發了管座角焊縫自動焊機,提升焊接技術水平,填補國內空白火力發電廠高溫高壓管道上管座焊接佚名文章來源：網上搜集點擊數：更新時間：2007-12-2220:21:02摘要：在火力發電廠安裝施工中,高溫高壓大徑管道上接管座很多,選擇適宜的焊接材料、焊接工藝和熱處理工藝,獲得滿意的焊接接頭.關鍵詞：火力發電廠；異種鋼焊接；焊后熱處理TubeSeatWeldingsonhightemperatureandhighpressurepipelinesinthermalpowerstationLufukuiSha

12、ndongprovinceNo.3powerstationconstructioncompany,weifang261031ABSTRACT：Inconstructionofthermalpowerstation,therearelotsoftubeseatweldingsonhightemperatureandhighpressurepipelines.Wegetsuitableweldedjointsbyusingrightweldingmaterials,weldingprocedureandheattreatmentprocedure.KEYWORDS:thermalpowerstat

13、ion;dissimilarsteelwelding;postweldheattreatment隨著電力工業的迅速開展,到2005年底全國將擁有1000MW及以上裝機容量的火電廠超過120座,高參數、大容量、超臨界壓力和超臨界火力發電機組的不斷涌現,對電站焊接接頭的質量要求也不斷提升,增大蒸汽溫度、壓力那么必然要求鋼材有更高的高溫強度,所以電力技術的開展在很大程度上依賴于材料技術的開展水平,焊接技術又決定了材料的使用,所以焊接技術也要緊跟材料技術的開展不斷開展提升.高溫、高壓管道與管座壁厚差異大,多數屬于異種鋼接頭,與鍋爐小徑管道相比,汽機四大管道設計壽命要長的多,且汽機四大管道接頭都是現場施

14、工,焊接條件差,必須制定嚴格的焊接、熱處理工藝,才能保證焊接質量.由于目前同徑管接頭焊接、熱處理工藝已經很成熟,無損探傷也成熟,因此汽機四大管道上各類管座焊接質量的提升將會將管道整體焊接質量上升到更高水平,加之以前這方面的總結經驗較少,通過這次活動,拿出比擬好的經驗出來.表1彭城電廠3號機組300MW亞臨界汽機四大管道上各類管座統計母管支管材質接頭類別規格數量主汽平安閥管座A335P91M6168X492平安閥A335P91/WC6Mj168X492PCV閥管座A335P91M160X451排汽管管座A335P91M小160X451熱工壓力A335P91/12Cr1MoVGMJ25X511熱工

15、測溫管座A335P91/1Cr18Ni9TiA388X85疏水管座A335P91/12Cr1MoVGMDN402軸封供汽管座A335P91/12Cr1MoVGMDN401蠕脹測點A335P91/10CrMo910M小1632熱段平安閥管座A335P22B小168X342平安閥A335P22/WC6B小168X342排汽管管座A335P22B小194X341熱工壓力A335P22/1Cr18Ni9TiA小25X55熱工測溫管座A335P22/1Cr18Ni9TiA小38X85疏水罐A335P22/12Cr1MoVGBj219X92疏水管座A335P22/12Cr1MoVGBDN401蠕脹測點A3

16、35P22/10CrMo910B小1632給水熱工壓力15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9TiA小25X55熱工測溫管座15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9TiA小38X88疏水放氣管座15NiCuMoNb5/20GBDN20/DN2511壓力表管座15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9TiA小25X53溫度表管座15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9TiA小25X56冷段熱工壓力A672B70/1Cr18Ni9TiA小25X52熱工測溫管座A672B70/1Cr18Ni9TiA小38X811焊接性分析表1中的接頭主要是A類和M類異種鋼接頭.2焊接工藝分析由于A類異種鋼接頭和M類異

17、種鋼接頭,兩側鋼種化學成分、金相組織、物理性能差異較大,焊接時必須選用適宜的工藝才能獲得滿意的焊接接頭,根據接頭形式、規格選擇焊接方法、焊接材料、焊接參數和熱處理工藝.2.1 焊接方法根據接頭形式、管件規格選擇焊接方法：主給水15NiCuMoNb5、主蒸汽A335P91、再熱熱段A335P22、再熱冷段A672B70CL32上焊接熱工壓力取源管座采用瀛弧焊,其它管座和焊口采用瀛弧焊打底+電焊填充蓋面焊接方法,主蒸汽A335P91上焊接各管座、平安閥瀛弧焊打底和前兩道電焊時,在管道內充瀛氣保護,預防根部氧化,采用小電流,薄焊層,多層多道焊接工藝,每層厚度不超過焊條直徑.2.2 焊接材料的選擇焊接

18、材料的選擇是異種鋼焊接的關鍵,考慮接頭形式、管件規格、限制焊縫熔合比、焊后熱處理和目前公司焊接工藝評定等因素,焊材選用見表2;由于目前沒有A335P91/1Cr18Ni9Ti焊接工藝評定,結合熱工儀表管安裝要求,采用中間加套管舉措進行過渡,在A335P91/1Cr18Ni9Ti之間加材質為12CUMoVG過渡套管,這樣就成了A335P91/12Cr1MoVG和12CUMoVG/1CU8Ni9Ti焊接,有相應的焊接工藝評定,焊接流程如下列圖1:圖1主蒸汽管道A335P91上焊測溫插座焊接流程表2異種鋼接頭焊材選用母管支管材質支管規格數量焊接材料主蒸汽平安閥A335P91/WC6小168X492R

19、40/R407熱工壓力管座A335P91/12Cr1MoVGj25X511ER90S熱工測溫管座12CUMoV/1CU8Ni9Ti小38X85TGS-310蠕脹測點A335P91/10CrMo910小1632ENiCrFe-3再熱熱段平安閥A335P22/WC6小168X342R30/R307熱工壓力管座A335P22/1Cr18Ni9Ti小25X55TGS310熱工測溫管座A335P22/1Cr18Ni9Ti小38X85TGS310/A307疏水罐A335P22/12Cr1MoVGj219X92R31/R317蠕脹測點A335P22/10CrMo910小1632ENiCrFe-3主給水熱工壓

20、力管座15NiCuMoNb5/1CU8Ni9Ti小25X55TGS-310熱工測溫管座15NiCuMoNb5/1CU8Ni9Ti小38X88TGS-310/A307疏水放氣管座15NiCuMoNb5/20GDN25/DN2011ER80S/E9018-G減溫水、旁路15NiCuMoNb5/20G小168X223ER80S/E9018-G給水再循環、減溫水15NiCuMoNb5/20G小108X144ER80S/E9018-G再熱冷段熱工壓力管座A672B70/1Cr18Ni9Ti小25X52TGS310熱工測溫管座A672B70/1Cr18Ni9Ti小38X81TGS310/A307注：熱段蠕

21、脹測點焊接,因考慮焊后不進行熱處理,應選用銀基焊材.2.3 坡口形式考慮管座瀛弧焊打底質量,管座采用5060.的V形坡口,母管那么開與管座內徑一樣的孔,不再打坡口,如下列圖.母管開孔全部采用機械加工方法,嚴禁用火焰切割開孔,保證管座坡口和母管開孔處無裂紋、重皮、無油污銹蝕等.圖2平安閥管座坡口加工圖2.4 焊接工藝管座及母管打磨符合標準要求,組對好并裝配牢固,先用瀛弧焊點固焊3點,焊接材料、焊接工藝和預熱溫度等均應與正式施焊相同,點固后要認真檢查每個焊點質量,如有缺陷應立即去除,重新點固,對于壁厚大于25mm,管徑大于160mm的管座我們采用兩人對稱施焊,并采用多層多道焊；施焊中,要注意焊接接

22、頭和收弧的質量,收弧時應填滿熔池,多層多道焊的焊道接頭應錯開,管座和母管焊縫過渡要平滑,因為此處壁厚變化大,應力最為集中.2.5 熱處理工藝主蒸汽管道、再熱熱段管道、主給水管道上管座焊前預熱,預熱溫度按主管要求,采用遠紅外電加熱,加熱范圍如圖3所示：焊接過程中層間溫度不低于預熱溫度,主管材質為A335P91,層間溫度不高于300C,其他材質,層間溫度不高于400Co主蒸汽管道、再熱熱段管道上的蠕脹測點焊前按母管要求進行預熱,由于采用銀基焊材,沒有進行焊后高溫回火處理,同一母管上焊接同類、同材質管座距離較近時如熱工壓力取源管座,為預防同一段管道高溫處理次數超過2次,爭取一次焊完較近的管座,一次性

23、高溫回火處理完.表3各異種鋼接頭焊后熱處理溫度材質母管規格支管規格焊接材料熱處理溫度A335P91/WC6小168X49小168X49ER90S/E9B98750A335P91/12Cr1MoVG小455X42.5小25X5ER90S76012Cr1MoVG/1Cr18Ni9Ti小455X42.5小38X83TGSA335P91/10CrMo910小455X42.5小16ENiCMFeA335P22/WC6小168X34小168X34R30/R307720750A335P22/1Cr18Ni9Ti小747.5X42.5小25M50TGSA335P22/1Cr18Ni9Ti小747.5X42.5

24、小38>38(TAiSD7/A335P22/12Cr1MoVG小560X26小219X9R31/R317720750A335P22/10CrMo910小747.5X42.5小16ENiCrFe15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti小355.6X26小25X-51TGS15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti小355.6X26小38X83T0/A307/15NiCuMoNb5/20GN355.6X26DN25/DN20ER80S/E901-8G590圖3平安閥管座預熱、熱處理加熱片布置圖2.6 管道布置要求四大管道上的疏水管道和熱工壓力取源管布置要合理,設有U形膨脹彎,如圖4,留

25、有膨脹余量,預防機組啟動、停機時,管道膨脹、收縮受限,造成管座根部應力集中過大,導致管座焊縫產生裂紋,最終發生泄露.圖4U型膨脹彎設計3無損檢驗焊前所有合金鋼管件進行了光譜復核,預防管件材質有誤.管座焊接并熱處理完后,及時進行無損探傷,采用外表滲透探傷,預防外表有開口形缺陷,并進行了100%光譜復核,預防用錯焊材,并對熱處理后的焊縫做了100%硬度檢驗,沒有超標的,全部符合標準要求.4結論彭城電廠#3、#4機組四大管道上焊接的各管座質量優良,投產1年來,沒有發生滲漏,為機組穩定運行創造了根底.高溫高壓管道上焊接各類管座,嚴格限制好焊材選擇、坡口制備、焊接工藝和熱處理工藝是可以獲得滿意焊縫接頭的

26、.參考文獻1 .?焊接工藝評定規程?DL/T868-20042 .?火力發電廠焊接技術規程?DL/T869-20043 .?火力發電廠異種鋼焊接技術規程?DL/T752-20014 .?火力發電廠焊接熱處理技術規程?DL/T819-20025 .?焊接工程師手冊?陳祝年編著.北京：機械工業出版社,2002.16 .?耐熱鋼焊接?錢昌黔主編.北京：水利電力出版社,1988焊前預熱及焊后熱處理的作用佚名文章來源：網上搜集點擊數：更新時間：2007-12-2920:13:28重要構件的焊接、合金鋼的焊接及厚部件的焊接,都要求在焊前必須預熱.焊前預熱的主要作用如下：(1)預熱能減緩焊后的冷卻速度,有利

27、于焊縫金屬中擴散氫的逸出,預防產生氫致裂紋.同時也減少焊縫及熱影響區的淬硬程度,提升了焊接接頭的抗裂性.(2)預熱可降低焊接應力.均勻地局部預熱或整體預熱,可以減少焊接區域被焊工件之間的溫度差(也稱為溫度梯度).這樣,一方面降低了焊接應力,另一方面,降低了焊接應變速率,有利于預防產生焊接裂紋.(3)預熱可以降低焊接結構的拘束度,對降低角接接頭的拘束度尤為明顯,隨著預熱溫度的提升,裂紋發生率下降.預熱溫度和層間溫度的選擇不僅與鋼材和焊條的化學成分有關,還與焊接結構的剛性、焊接方法、環境溫度等有關,應綜合考慮這些因素后確定.另外,預熱溫度在鋼材板厚方向的均勻性和在焊縫區域的均勻性,對降低焊接應力有

28、著重要的影響.局部預熱的寬度,應根據被焊工件的拘束度情況而定,一般應為焊縫區周圍各三倍壁厚,且不得少于150-200毫米.如果預熱不均勻,不但不減少焊接應力,反而會出現增大焊接應力的情況.焊后熱處理的目的有三個：消氫、消除焊接應力、改善焊縫組織和綜合性能.焊后消氫處理,是指在焊接完成以后,焊縫尚未冷卻至100c以下時,進行的低溫熱處理.一般標準為加熱到200350C,保溫2-6小時.焊后消氫處理的主要作用是加快焊縫及熱影響區中氫的逸出,對于防止低合金鋼焊接時產生焊接裂紋的效果極為顯著.在焊接過程中,由于加熱和冷卻的不均勻性,以及構件本身產生拘束或外加拘束,在焊接工作結束后,在構件中總會產生焊接

29、應力.焊接應力在構件中的存在,會降低焊接接頭區的實際承載水平,產生塑性變形,嚴重時,還會導致構件的破壞.消應力熱處理是使焊好的工件在高溫狀態下,其屈服強度下降,來到達松弛焊接應力的目的.常用的方法有兩種：一是整體高溫回火,即把焊件整體放入加熱爐內,緩慢加熱到一定溫度,然后保溫一段時間,最后在空氣中或爐內冷卻.用這種方法可以消除80%-90%的焊接應力.另一種方法是局部高溫回火,即只對焊縫及其附近區域進行加熱,然后緩慢冷卻,降低焊接應力的峰值,使應力分布比擬平緩,起到局部消除焊接應力的目的.有些合金鋼材料在焊接以后,其焊接接頭會出現淬硬組織,使材料的機械性能變壞.此外,這種淬硬組織在焊接應力及氫

30、的作用下,可能導致接頭的破壞.如果經過熱處理以后,接頭的金相組織得到改善,提升了焊接接頭的塑性、韌性,從而改善了焊接接頭的綜合機械性能.常用焊接方法對結構的適應性佚名文章來源：網上搜集點擊數：更新時間：2021-1-519:14:51接頭形式板厚費用焊接方法對接超厚設備費焊接費自動化程度CO2焊MIG焊TIG焊氣焊電渣焊電子束焊點焊縫焊凸焊閃光對焊摩擦焊超聲波焊釬焊AAAAAADCAAAAACAAC0AAAA0日0-DHHIDCCCCDDCDDDDDD中中中少少大焊接接頭工藝設計差好好好好差好最好好好稍好好好好稍好佚名文章來源：網上搜集點擊數：更新時間：2021-8-2719:38:08一、焊條電弧焊的接頭形式主要有哪些？焊條電弧焊接頭的根本形式有4種：對接接頭、角接接頭、T形接頭和搭接接頭.(1)對接接頭受力較均勻,焊接質量易于保證,應用最廣,應優先選用.(2)角接接頭和T形接頭受力情況較對接接頭復雜,但接頭呈直角或一定角度時