淺談SA213-TP347H焊接工藝控制

＊林文桃

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

淺談SA213-TP347H焊接工藝控制

＊林文桃

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

本文介紹紅海灣發(fā)電廠一期2×600MW超臨界機(jī)組鍋爐屏式過(guò)熱器不銹鋼SA213-TP347H焊接過(guò)程和焊接工藝。嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，采取小電流、小參數(shù)、快速度焊接的方法，控制好焊縫層間溫度在150℃內(nèi)，解決焊縫容易出現(xiàn)熱裂紋問(wèn)題。采取有利的技術(shù)措施控制奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)大而導(dǎo)熱系數(shù)小，容易出現(xiàn)焊接變形焊接變形問(wèn)題。

SA213-TP347H；屏式過(guò)熱器；不銹鋼；焊接工藝

1.前言

汕尾紅海灣發(fā)電廠一期2×600MW超臨界機(jī)組，由東方鍋爐有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制造的，型號(hào)：DG1950-25．4/Ⅱ型超臨界參數(shù)變壓直流爐，屏式過(guò)熱器部分管排為部分管子采用特殊材料SA213-TP347H不銹鋼，管子相對(duì)較厚，焊接施工工藝復(fù)雜，質(zhì)量要求高。選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に嚭涂刂拼胧?，確保SA213-TP347H焊口焊接質(zhì)量尤為重要。

2.部件介紹

屏式過(guò)熱器布置在爐膛的上部，沿爐深方向并聯(lián)了兩排屏式過(guò)熱器管屏，每排管屏為15排，共30片，主要吸收爐膛內(nèi)的輻射熱量。其中材質(zhì)為SA213-TP347H，規(guī)格為￠45×10．8的對(duì)接焊口共90個(gè)。

3.特性分析

(1)SA213-TP347H鋼特點(diǎn)分析

提高鍋爐蒸汽溫度和壓力參數(shù)是提高發(fā)電廠效率最為有效的方法之一，特別是溫度對(duì)效率的影響更為明顯，增加蒸汽溫度則必然要求鋼材能在更高的

溫度下保持高的強(qiáng)度。SA213-TP347H鋼具有較好的熱強(qiáng)性和抗晶間腐蝕性能，在堿和很多酸中、在海水中都有耐腐蝕性，抗氧化性能好。是目前用于制造大型機(jī)組鍋爐受熱面管子的熱強(qiáng)不銹鋼。該鋼種還具有良好的彎管和焊接性，好的組織穩(wěn)定性。但焊接過(guò)程中，容易出現(xiàn)熱裂紋，且熱膨脹系數(shù)大而導(dǎo)熱系數(shù)小，容易出現(xiàn)焊接變形。

(2)SA213-TP347H鋼材質(zhì)分析

SA213-TP347H屬奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分如下所示：

C Mn Si Cr Ni S P Nb

0．04～0．10 ≤2．00 ≤0．75 17．0～20．0 9．0～13 ≤0．03≤0．040 Nb+Ta≥ 8×C%～1．00

焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)熱裂紋。且此鋼種變形阻力大到與其他鋼種相比，奧氏體不銹鋼的熱膨脹系數(shù)大而導(dǎo)熱系數(shù)小。晶間腐蝕：根據(jù)貧鉻理論，焊縫和熱影響區(qū)在加熱到450-850℃敏化溫度區(qū)時(shí)在晶界上析出碳化鉻，造成貧鉻的晶界，不足以抵抗腐蝕的程度。

工程建設(shè)過(guò)程圖片

4.質(zhì)量控制

(1)焊接方法和焊接工藝

根據(jù)SA213-TP347H材料特性，及焊接工藝評(píng)定所定的要求和現(xiàn)場(chǎng)的需要，我們制定了相應(yīng)的焊接方法和焊接工藝。盡量使焊縫金屬呈雙相組織，鐵素體的含量控制在3～5%以下。因?yàn)殍F素體能大量溶解有害的S、P雜質(zhì)。在選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)含S、P、C等含量低的，與其相匹配的ER347焊絲。整個(gè)氬弧焊接過(guò)程嚴(yán)格按照工藝評(píng)定給出的焊接參數(shù)進(jìn)行，在保證質(zhì)量根部焊透的情況下，盡可能的減小焊接線能量。采用小電流、小參數(shù)、快速度的焊接工藝原則。通過(guò)采取有效的技術(shù)措施，為減少焊接變形。

(2)焊接準(zhǔn)備

焊接作業(yè)人員：焊工由經(jīng)過(guò)焊接基本知識(shí)和實(shí)際操作技能的培訓(xùn)，取得焊工合格證書(shū)的人員擔(dān)任，并有相應(yīng)項(xiàng)目考核合格證且在有效期之內(nèi)。合格證有效內(nèi)容符合國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局鍋爐壓力容器安全監(jiān)察局《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》或DL／T679-1999《焊工技術(shù)考核規(guī)程》。

焊接設(shè)備：采用美國(guó)INVERTIC-I-300型逆變焊機(jī)，計(jì)量期限應(yīng)在有效期之內(nèi)，各調(diào)節(jié)器及設(shè)備運(yùn)行正?？煽?。

焊接方法：全部采用鎢極氬弧焊接。

焊接材料：根據(jù)焊接工藝評(píng)定要求，選用ER347焊絲，焊絲規(guī)格為ф2．5進(jìn)行焊接。其化學(xué)成分如下所示：

成分 （百分比） C Mn Si Cr Ni S P Nb

標(biāo)準(zhǔn)值 ≤0．08 1．00 ～2．50 0．30～0．65 19．00～ 21．50 9．00～11．00 ≤0．03 ≤0．03 10×C%～1．00

實(shí)測(cè)值 0．063 1．47 0．65 19．27 9．15 0．009 0．028 0．93

①屏式過(guò)熱器屬全組合焊口，管排材料種類多，有T91、T91/12Cr1MoVG、SA213-TP347H材料，所以在管排對(duì)口前，必須進(jìn)行材質(zhì)光譜分析，并做好光譜標(biāo)識(shí)，以防止混材而用錯(cuò)焊材。

②不銹鋼ER347焊絲應(yīng)有制造廠合格證書(shū)，并經(jīng)光譜分析合格，按焊接材料管理程序，經(jīng)驗(yàn)收合格入庫(kù)，方可投入現(xiàn)場(chǎng)使用。

③鎢極氬弧焊所用氬氣純度不低于99．95%，焊接作業(yè)人員在使用氬氣時(shí)，必須認(rèn)真檢查氬氣的純度。

④現(xiàn)場(chǎng)在焊接位置搭好防風(fēng)擋雨措施，并須經(jīng)焊接作業(yè)人員驗(yàn)收確認(rèn)措施到位。

⑤坡口制備按廠家已提供的單V坡口，用不銹鋼專用砂輪機(jī)對(duì)管口內(nèi)、外壁進(jìn)行打磨，將焊口表面及附近母材內(nèi)、外壁的油漆、垢、銹清理干凈，清理寬度約為焊口每側(cè)寬15～20mm。

⑥對(duì)口時(shí)要盡量做到內(nèi)壁齊平，局部錯(cuò)口值不大于0．5 mm，對(duì)口間隙要求2．5～4mm。

⑦為減少焊接變形，組對(duì)前在焊口采取較小的反變形量，即將管排焊口位置墊高，向兩邊傾斜，傾斜角為5°～10°。焊接前必須將兩邊管排用槽鋼固定，以防整體變形。

⑧做好充氬保護(hù)的準(zhǔn)備措施。

(3)焊接過(guò)程

①不銹鋼焊接時(shí)根部進(jìn)行充氬保護(hù)，我們根據(jù)實(shí)際情況，采用密閉氣室的方法。將兩對(duì)接管口兩端用水溶紙封堵，單邊管口氣室距離不得小于200mm，焊口處用醫(yī)用膠布封好，形成密閉氣室，留一小孔，插入連接氬氣皮管的球針，充入氬氣及排出氣室中的空氣，開(kāi)始流量為10-20L/ min，施焊過(guò)程中流量應(yīng)保持在8-10L /min。經(jīng)驗(yàn)證確認(rèn)空氣已全部排出后，方可開(kāi)始點(diǎn)焊，焊接時(shí)邊焊邊揭膠布。

②管排焊接時(shí)，應(yīng)從中間向兩側(cè)焊，先焊不易焊接處，再焊容易焊接處，以免留下焊接死角。焊口間隙過(guò)小或過(guò)大，間隙過(guò)小易產(chǎn)生根部末焊透，易產(chǎn)生裂紋；間隙過(guò)大易發(fā)生根部凸出，減少了管子有效使用面積，且使焊縫應(yīng)力集中容易產(chǎn)生裂紋。在打底焊接時(shí)不能按順序進(jìn)行，應(yīng)從最小間隙的焊口開(kāi)始。在對(duì)口根部點(diǎn)固焊時(shí)，點(diǎn)固焊后應(yīng)檢查各個(gè)焊點(diǎn)質(zhì)量，如有缺陷應(yīng)立即清除，重新進(jìn)行點(diǎn)焊，點(diǎn)焊長(zhǎng)度不少于10mm，厚度不小于3mm。

焊層；焊接方法；焊絲；規(guī)格；極性；電流A；電壓V背面保護(hù)氣流L/min；焊接速度mm/min。

1 WS ER347 φ2．5 正接 65～95 12～15 8～10 40～50

2 WS ER347 φ2．5 正接 65～95 12～15 8～10 40～50

其它 WS ER347 φ2．5 正接 65～95 12～15 8～10 40～50

③管子打底焊接時(shí)，氬弧焊打底順序推薦如下：

Ⅱ Ⅳ Ⅱ Ⅳ

Ⅲ Ⅰ Ⅲ Ⅰ

水平固定 垂直固定

④由于不銹鋼排管焊接時(shí)充氬的原因，焊接時(shí)不能兩個(gè)焊工同時(shí)對(duì)稱焊接。但為減少焊接變形和減少焊工的移動(dòng)次數(shù)，確保焊接質(zhì)量，可派兩名焊工對(duì)稱交替焊接。

⑤根據(jù)SA213-TP347H焊接工藝評(píng)定的要求，期層間溫度控制在150℃以下。每一排焊口應(yīng)在全部氬弧焊打底完成后，待溫度冷卻下來(lái)后，再進(jìn)行次層焊接。

⑥整個(gè)氬弧焊接過(guò)程嚴(yán)格按照工藝評(píng)定給出的焊接參數(shù)進(jìn)行，在保證質(zhì)量根部焊透的情況下，盡可能的減小焊接線能量。采用小電流、小參數(shù)、快速度的焊接工藝原則。

⑦焊接時(shí)鎢棒被粘住，應(yīng)停止焊接，將缺陷清除并更換鎢棒后重新焊接。

⑧嚴(yán)禁在被焊工件表面引燃電弧、收弧，試驗(yàn)電流或隨意焊接臨時(shí)支撐物。

⑨焊口完成后，仔細(xì)檢查焊口外觀，清理飛濺和其它雜物，如發(fā)現(xiàn)咬邊、未熔合等焊接缺陷，應(yīng)及時(shí)打磨補(bǔ)焊。

⑩屏式過(guò)熱器不銹鋼管排焊口在焊接完成后，由專責(zé)焊接質(zhì)檢員進(jìn)行外觀檢查，然后按規(guī)程要求委托金檢項(xiàng)目進(jìn)行100%的RT無(wú)損探傷。

5.結(jié)論

嚴(yán)格按焊接工藝評(píng)定要求的焊接規(guī)范進(jìn)行焊接，關(guān)鍵是采取低熱輸入的焊接規(guī)范，控制焊縫層間溫度在150℃內(nèi)，根部背面保護(hù)可靠。經(jīng)過(guò)精心的組織，采取有效焊接技術(shù)措施是可以得到令人滿意的焊接接頭的。

[1]依據(jù)屏式過(guò)熱器圖紙要求及技術(shù)規(guī)范.

[2]DL869-2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》.

[3]《火電施工質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（焊接篇，1996年版）.

[4]廣東火電工程總公司焊接工藝評(píng)定報(bào)告焊接規(guī)范.

林文桃（1981～），男，九江檢安石化工程有限公司，研究方向：工業(yè)設(shè)備安裝焊接技術(shù)方向的研究。

((責(zé)任編：宋小蒙)

Discussion of SA213-TP347H Welding Technology Control

Lin Wentao

(Jiujiang Detection and installation petrochemical engineering Co., ltd, Jiangxi, 332004)

This paper has introduced the welding process and welding technology of the screen type of superheater stainless steel SA213-TP347H for the phase-1 2×600MW supercritical unit boiler of Honghai Bay power station. Strictly control the welding technology parameters, adopt small degree of electric current, small parameter and high speed of welding technology method, keep a good control of the welding temperature in 150℃and solve the hot crack problem appeared in weld joint. Adopt favorable technical measures to control the problem of austenitic stainless steel’s thermal expansion coefficient in a high number and heat conductivity coefficient in a small number and the problem of welding deformation.

SA213-TP347H；screen type of superheater；stainless steel；welding technology

T

A