1、火力發電廠高溫高壓管道上管座焊接 文章作者： 文章期數：魯福魁 ( 山東省電力建設第三工程公司，濰坊 261031 ) 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，選擇合適的焊接材料、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 Tube Seat Weldings on high temperature and high pressure pipelines in thermal power station Lufukui (Shandong province No.3 power station construction compa

2、ny,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;di

3、ssimilar steel welding;post weld heat treatment 隨著電力工業的迅速發展，到2005年底全國將擁有1000 MW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高，增大蒸汽溫度、壓力則必然要求鋼材有更高的高溫強度，所以電力技術的發展在很大程度上依賴于材料技術的發展水平，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發展不斷發展提高。高溫、高壓管道與管座壁厚差別大，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

4、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高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，拿出比較好的經驗出來。 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 安全閥管座 A335P91 M 16849 2 安全閥 A335P91/WC6 M 16849 2 PCV閥管座 A335P91 M 16045 1 排汽管管座 A335P91 M 16045 1 熱工壓力 A

5、335P91/12Cr1MoVG M 255 11 熱工測溫管座 A335P91/1Cr18Ni9Ti A 388 5 疏水管座 A335P91/12Cr1MoVG M DN40 2 軸封供汽管座 A335P91/12Cr1MoVG M DN40 1 蠕脹測點 A335P91/10CrMo910 M 16 32 熱段 安全閥管座 A335P22 B 16834 2 安全閥 A335P22/WC6 B 16834 2 排汽管管座 A335P22 B 19434 1 熱工壓力 A335P22/1Cr18Ni9Ti A 255 5 熱工測溫管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti A 388 5

6、疏水罐 A335P22/12Cr1MoVG B 2199 2 疏水管座 A335P22/12Cr1MoVG B DN40 1 蠕脹測點 A335P22/10CrMo910 B 16 32 給水 熱工壓力 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A 255 5 熱工測溫管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A 388 8 疏水放氣管座 15NiCuMoNb5/20G B DN20/DN25 11 壓力表管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A 255 3 溫度表管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti A 255 6 冷段 熱工壓力 A672B70/1

7、Cr18Ni9Ti A 255 2 熱工測溫管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti A 388 1 1 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類異種鋼接頭，兩側鋼種化學成分、金相組織、物理性能差別較大，焊接時必須選用合適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氬弧焊，其它管座和焊口采

8、用氬弧焊打底+電焊填充蓋面焊接方法，主蒸汽（A335P91）上焊接各管座、安全閥氬弧焊打底和前兩道電焊時，在管道內充氬氣保護，防止根部氧化，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 焊接材料的選擇是異種鋼焊接的關鍵，考慮接頭形式、管件規格、控制焊縫熔合比、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，采用中間加套管措施進行過渡，在A335P91/1Cr18Ni9Ti之間加材質為12Cr1MoVG過渡套管，這樣就成了A335P91/12Cr1MoVG和12C

9、r1MoVG/1Cr18Ni9Ti焊接，有相應的焊接工藝評定,焊接流程如下圖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 安全閥 A335P91/WC6 16849 2 R40/R407 熱工壓力管座 A335P91/12Cr1MoVG 255 11 ER90S 熱工測溫管座 12Cr1MoV/1Cr18Ni9Ti 388 5 TGS-310 蠕脹測點 A335P91/10CrMo910 16 32 ENiCrFe-3 再熱熱段 安全閥 A335P22/WC6 16834 2 R30/R307 熱工壓

10、力管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti 255 5 TGS-310 熱工測溫管座 A335P22/1Cr18Ni9Ti 388 5 TGS-310/A307 疏水罐 A335P22/12Cr1MoVG 2199 2 R31/R317 蠕脹測點 A335P22/10CrMo910 16 32 ENiCrFe-3 主給水 熱工壓力管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti 255 5 TGS-310 熱工測溫管座 15NiCuMoNb5/1Cr18Ni9Ti 388 8 TGS-310/A307 疏水放氣管座 15NiCuMoNb5/20G DN25/DN20 11 ER80S/E9

11、018-G 減溫水、旁路 15NiCuMoNb5/20G 16822 3 ER80S/E9018-G 給水再循環、減溫水 15NiCuMoNb5/20G 10814 4 ER80S/E9018-G 再熱冷段 熱工壓力管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti 255 2 TGS-310 熱工測溫管座 A672B70/1Cr18Ni9Ti 388 1 TGS-310/A307 注：熱段蠕脹測點焊接，因考慮焊后不進行熱處理，故選用鎳基焊材。 2.3坡口形式 考慮管座氬弧焊打底質量，管座采用5060的V形坡口，母管則開與管座內徑一樣的孔，不再打坡口，如下圖。母管開孔全部采用機械加工方法，嚴禁用火焰切

12、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 安全閥管座坡口加工圖 2.4焊接工藝 管座及母管打磨符合規范要求，組對好并裝配牢固，先用氬弧焊點固焊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，如有缺陷應立即清除，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

13、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300，其他材質，層間溫度不高于400。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，由于采用鎳基焊材，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），為避免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 16849 16849 ER90S/E9018-B9 750 A335P91/12C

14、r1MoVG 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 747.542.5 388 TGS-310/A307 / A335P22/12Cr1MoVG 56026 2199 R31/R317 720750 A335P22/10C

15、rMo910 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 圖3安全閥管座預熱、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，留有膨脹余量，防止機組啟動、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4 U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，防止管件材質有誤。管座焊接并熱處理完后，及時進行無損探傷，采用表面滲透探傷，防止表面有開口形缺陷，并進行了100%光譜復核，防止用錯焊材，并對熱處理后的焊縫做了100%硬度檢驗，沒有超標的，全部符合規范要求。 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基礎。高溫高壓管道上焊接各類管座，嚴格控