WB36鋼種焊接工藝淺析

【摘要】國華神華定州發(fā)電有限公司3號(hào)機(jī)為SG-2150/25.4-M976，鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐.2009年9月3日投產(chǎn)運(yùn)行。在2012年2月A級(jí)檢修中發(fā)現(xiàn)主給水電動(dòng)門門體出現(xiàn)多處裂紋，材質(zhì)為德國WB36。

【關(guān)鍵詞】主給水閥門；裂紋；WB36材質(zhì)

1、引言

新投產(chǎn)的高參數(shù)大機(jī)組鍋爐主給水、主蒸汽管道多采用WB36鋼種，此次定電#3機(jī)組檢查中發(fā)現(xiàn)主給水閥門門體存在多處裂紋缺陷。該類型缺陷的存在降低焊接接頭機(jī)械強(qiáng)度，縮短使用壽命，極易形成應(yīng)力集中導(dǎo)致開裂，形成脆斷。

2、概述

天津國華盤山發(fā)電有限責(zé)任公司檢修工程部承攬定電#3機(jī)組A級(jí)檢修，通過磁粉檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)主給水閥門（閥門材質(zhì)WB36管道材質(zhì)12Cr1MoV、規(guī)格φ508×50mm）閥體共發(fā)現(xiàn)7道裂紋，其中5道裂紋較淺，打磨后消除，2道裂紋較深。

3、WB36（15NiCuNbMo5）簡介

WB36是德國Ni-Cu-Mo低合金鋼，用于電廠主給水或主蒸汽重要管道。具有較高的綜合機(jī)械性能，已逐漸成為新型電站給水系統(tǒng)管道用鋼的首選材料。商用名：15 NiCuMoNb5， WB36

元素成份：除了Fe其他成分：

Al≥0.015%C≤0.17%Cr≤0.30%

Cu0.5～0.8%Mn0.8～1.2%N≤0.02%

Mo0.25～0.5%Ni1～1.3%P≤0.03%

Nb0.015～0.045%S≤0.025%Si0.25～0.5%

4、缺陷檢查定位

3號(hào)爐主給水電動(dòng)門閥體#1裂紋長度為80mm，打磨至38mm深裂紋消除，#2裂紋初始為微裂紋，打磨至42mm深裂紋消除。

5、確定處理方案

定電公司組織國華電力研究院、河北電力研究院、安達(dá)克工程有限公司廠家代表、盤電檢修工程部人員召開閥門缺陷原因分析及處理方案專題研討會(huì)。經(jīng)過與會(huì)人員討論分析，建議更換為鍛造閥門。

6、缺陷處理過程

6.1焊口車削 使用管道坡口機(jī)對(duì)原始焊口進(jìn)行車削。

6.2缺陷的可追溯性 發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)進(jìn)行記錄。車削至規(guī)定尺寸。

6.3消除缺陷后質(zhì)量確認(rèn) 閥門安裝前經(jīng)專業(yè)人員檢查確認(rèn)無缺陷。

7、焊接及熱處理工藝要求

7.1人員資質(zhì)要求 1）焊工必須按《焊工技術(shù)考核規(guī)程》DL/T679-1999 考試取得Ⅰ類焊工合格證，并通過WB36或更高級(jí)大徑管相應(yīng)項(xiàng)目的考試；2）熱處理人員應(yīng)經(jīng)專門培訓(xùn)考核合格并取得資格證書。3）焊接檢測(cè)人員應(yīng)持有質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和電力行業(yè)相應(yīng)檢驗(yàn)項(xiàng)目資格證書，證書在有效期內(nèi)。

7.2施工作業(yè)環(huán)境要求 WB36鋼允許焊接的最低環(huán)境溫度為-10℃；WB36、12Cr1MoV鋼焊接的最低環(huán)境溫度為0℃。

8、焊前準(zhǔn)備

1）焊件對(duì)口做到內(nèi)壁齊平，其對(duì)接焊口的局部錯(cuò)口值不應(yīng)超過厚度的10%，且不大于1mm。2）對(duì)接管口端面與管子中心線應(yīng)垂直，其偏斜度（折口值△f）允許誤差不大于2mm。3）禁止強(qiáng)力對(duì)口，更不允許利用熱膨脹法對(duì)口，以防引起附加應(yīng)力。

9、焊前預(yù)熱

焊接前預(yù)熱采用履帶式加熱器纏繞的方式進(jìn)行，每側(cè)預(yù)熱加熱寬度不小于3倍管道壁厚。熱電偶布置：管道坡口邊緣焊縫至少應(yīng)布置2 支熱電偶；閥門布置一個(gè)熱電偶。

10、焊材選用

焊接材料采用曼徹特Mn.Mo TIG（Ф2.4焊絲）/ 1NiMo.B（Ф3.2焊條）/ 1NiMo.B（Ф4.0焊條）。打底填充層和蓋面層使用1NiMo.B（Ф3.2焊條）

11、焊口點(diǎn)固

1）焊接方法為氬弧焊打底/手工電弧焊填充蓋面（WS/DS），采取二人對(duì)稱焊接。氬弧焊打底預(yù)熱溫度100～150℃、焊條電弧焊預(yù)熱溫度150～250℃。2）點(diǎn)焊焊點(diǎn)長度30～50mm；厚度不小于3mm。3）對(duì)口點(diǎn)固時(shí)，可先采用“定位塊”法點(diǎn)固在坡口內(nèi)，點(diǎn)固焊不少于3點(diǎn)，點(diǎn)固焊用的“定位塊”應(yīng)選用母材相同的WB36材質(zhì)塊。敷焊厚度不少于4mm。

12、焊接過程控制

1）焊接至“定位塊”處，將“定位塊”除掉，將焊點(diǎn)用砂輪機(jī)磨掉.不得留有焊疤、氣孔、裂紋缺陷。2）施焊過程中，采用多層多道焊，單層焊道厚度≤焊條直徑，焊道寬度≤焊條直徑的3倍。3）施焊過程中應(yīng)特別注意接頭和收弧質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿。4）蓋面層采用豎向多道焊接減小焊接殘余應(yīng)力。

13、焊后熱處理

1）熱處理時(shí)焊縫上下兩路控溫，加熱器應(yīng)用雙片，上下分別控溫，應(yīng)≥兩點(diǎn)。2）加熱寬度≥管子壁厚的3倍，且≥300mm，同時(shí)應(yīng)采取措施降低周向和徑向的溫差。3）焊接熱處理的保溫寬度≥管子壁厚的5倍，并盡可能增大保溫區(qū)間。且應(yīng)至少比加熱器的安裝寬度增加100mm。熱處理的保溫厚度以60mm～80mm為宜。4）焊接及焊后熱處理恒溫過程，在加熱范圍內(nèi)，焊縫上測(cè)溫?zé)犭娕贾g的溫差以及控溫?zé)犭娕贾g的溫差應(yīng)<15℃。5）焊后熱處理參數(shù)：恒溫溫度：590±10℃，恒溫時(shí)間：180 min。升降溫速度控制≤120℃/小時(shí)。降溫過程中，溫度在300℃以下可不控制。6）焊接工作未完，被迫中斷或焊接工作完成之后，不能立即進(jìn)行焊后熱處理時(shí)，應(yīng)做去氫處理。去氫處理規(guī)范：300～350℃恒溫2小時(shí)。

14、焊后檢驗(yàn)

1）焊工焊接完畢后進(jìn)行自檢合格。2）焊縫應(yīng)100%無損檢測(cè)（UT+MT），無損檢測(cè)應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。3）每個(gè)焊縫硬度測(cè)量3 處，每處記錄3點(diǎn)硬度值為1 組，每組的硬度波動(dòng)應(yīng)<40HB。合格標(biāo)準(zhǔn)：WB36鋼母材硬度控制范圍180HB-252HB；焊縫硬度>母材硬度，且≤母材硬+100HB。結(jié)果表明：焊接后經(jīng)180min 590℃恒溫?zé)崽幚恚缚p中心縱向應(yīng)力為218MPa，橫向應(yīng)力為198MPa，焊后熱處理對(duì)降低焊接殘余應(yīng)力水平效果較好。

15、結(jié)論

1）主給水閥門存在原始鑄造夾雜和未融合等缺陷，是造成閥門多處裂紋缺陷的根本原因。2）主給水閥門位置處于下降彎管與直管連接處，管道應(yīng)力水平較高；3）對(duì)修復(fù)前的焊接接頭進(jìn)行焊接殘余應(yīng)力測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，其存在缺陷的焊縫合線區(qū)域殘余應(yīng)力水平高于焊縫中心及直管側(cè)熔合線區(qū)域；4）焊縫熔合線區(qū)域殘余應(yīng)力水平較高，是結(jié)構(gòu)形貌造成的應(yīng)力集中、散熱系數(shù)與材質(zhì)差異造成的熱處理過程熱量分布不均有關(guān).5）在以后的檢修過程中非常有必要對(duì)管道中類似的金屬結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督。