主蒸汽濾網(wǎng)三通角焊縫現(xiàn)場修復(fù)焊接及熱處理工藝研究與應(yīng)用

高如云　李成

摘 要：濾網(wǎng)三通是電站主蒸汽系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其體積大、結(jié)構(gòu)不對稱等造成了對其進行修復(fù)的難度較大。本文通過對電廠主蒸汽濾網(wǎng)三通角焊縫現(xiàn)場處理的研究和實踐，初步探索對于電站這種異型結(jié)構(gòu)現(xiàn)場進行焊接、熱處理修復(fù)的方法和思路。實踐證明，對于這種異型結(jié)構(gòu)的熱處理應(yīng)充分考慮熱處理造成的結(jié)構(gòu)溫度場分布不均勻，熱處理應(yīng)力大等問題，因此在進行工藝設(shè)計中應(yīng)充分考慮熱處理功率、升溫速度等因素。

關(guān)鍵詞：異型結(jié)構(gòu) 檢修 熱處理 計算模擬

中圖分類號：TU998 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

隨著我國超臨界、超超臨界機組的廣泛推廣使用，我們對一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越來越多，同時在電站使用過程中也發(fā)現(xiàn)這些材料的一些問題，需要在電廠檢修期間解決。

某電廠主蒸汽管道系統(tǒng)采用SA335-P91材質(zhì)，主蒸汽工作溫度548 ℃，設(shè)計壓力17.46 MPa。2008年檢修中發(fā)現(xiàn)汽機房主蒸汽系統(tǒng)濾網(wǎng)三通（材料為SA335-P91）連接的疏水管（材料為10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值為119 HB。為保證電站安全運行同時考慮到檢修工期，電廠方要求進行現(xiàn)場更換疏水管為SA335-P91材料，部件結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

本次焊接、熱處理的技術(shù)難點：（1）與接管相連的是一個體積和質(zhì)量非常大的三通，因此熱處理所需要的加熱功率要余量充分，否則達不到熱處理的效果。（2）材料為SA335-P91，同時加上環(huán)境溫度較低，對其焊接和熱處理的要求很高。（3）三通本體的結(jié)構(gòu)不對稱，造成熱處理加熱器布置的困難，熱源分布不均勻。（4）三通本體材料經(jīng)過多年運行使用后硬度均有所下降（最低硬度達到193 HB），應(yīng)防止母材硬度下降至低于標(biāo)準(zhǔn)要求的180 HB下限。（5）網(wǎng)三通在使用過程中對密封性的要求很高，處理不當(dāng)將會造成濾網(wǎng)三通變形、密封不嚴(yán)直接造成設(shè)備無法使用的后果。

經(jīng)過分析現(xiàn)場處理的技術(shù)問題，解決的關(guān)鍵點就集中在了如何控制熱處理過程中的溫度場分布的問題上，主要應(yīng)解決以下問題：（1）加熱功率余量充足，滿足角焊縫的處理要求。（2）角焊縫金屬溫度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向溫差小于10 ℃。（4）三通軸向溫度梯度合理。

1 工藝計算

1.1 加熱功率選擇及分配

2 焊接修復(fù)與熱處理過程

2.1 主要參數(shù)控制

（1）預(yù)熱溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃；手工電弧焊：230 ℃

（2）焊接參數(shù)。

（3）層道間溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃～220 ℃；手工電弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后熱處理。

熱處理設(shè)備：DWK-C-360 KW

馬氏體轉(zhuǎn)變溫度：90 ℃～100 ℃；馬氏體轉(zhuǎn)變時間1.5 h；

升降溫速度：馬氏體轉(zhuǎn)變后的升降溫速度為75 ℃/h；

焊縫最終高溫回火溫度：760 ℃，恒溫時間6 h。

2.2 熱處理過程分析

（1）加熱功率余量較充分，角焊縫溫度的升溫過程能夠按照工藝設(shè)計進行。

（2）熱處理過程中內(nèi)外壁溫差最大值出現(xiàn)在升溫至349 ℃處，ΔTc=21 ℃。當(dāng)達到恒溫階段時，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。內(nèi)外壁溫差在熱處理過程中符合工藝設(shè)計要求。

3 處理結(jié)果

（1）所有角焊縫熱處理后的硬度均低于270 HB。

（2）熱處理后三通母材硬度未發(fā)生明顯的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）熱處理后濾網(wǎng)三通密封面變形最大處為0.05 mm，未對設(shè)備的使用造成影響。

4 結(jié)語

電站在生產(chǎn)檢修過程中會遇到一些尺寸較大、結(jié)構(gòu)不對稱以及受工件形狀影響而無法正常布置加熱器等異型結(jié)構(gòu)焊縫的返修。對于這些焊縫的處理，在條件許可的情況下應(yīng)盡量安排返廠（制造廠）進行整體熱處理。當(dāng)受到各種因素影響，需要在現(xiàn)場進行處理時，應(yīng)根據(jù)工件的實際情況進行科學(xué)合理的工藝設(shè)計。本次處理過程中主要從以下幾個方面著手，以供參考。

（1）加熱功率余量應(yīng)充分，加熱功率分配應(yīng)合理。

（2）升溫速度的選擇應(yīng)充分考慮工件的結(jié)構(gòu)特點，避免由于熱處理對工件造成較大的熱應(yīng)力。

（3）施工過程應(yīng)嚴(yán)格按照制定的工藝文件執(zhí)行，特別是對于熱電偶的布置、加熱片的固定等，必要時應(yīng)設(shè)置合理的工裝輔助進行固定。

參考文獻

[1] 瓦盧瑞克·曼內(nèi)斯曼鋼管公司[Z].T/P91手冊，2001.

[2] 姜求遠(yuǎn)，王金瑞.火力發(fā)電廠金屬材料手冊[M].中國電力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint

摘 要：濾網(wǎng)三通是電站主蒸汽系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其體積大、結(jié)構(gòu)不對稱等造成了對其進行修復(fù)的難度較大。本文通過對電廠主蒸汽濾網(wǎng)三通角焊縫現(xiàn)場處理的研究和實踐，初步探索對于電站這種異型結(jié)構(gòu)現(xiàn)場進行焊接、熱處理修復(fù)的方法和思路。實踐證明，對于這種異型結(jié)構(gòu)的熱處理應(yīng)充分考慮熱處理造成的結(jié)構(gòu)溫度場分布不均勻，熱處理應(yīng)力大等問題，因此在進行工藝設(shè)計中應(yīng)充分考慮熱處理功率、升溫速度等因素。

關(guān)鍵詞：異型結(jié)構(gòu) 檢修 熱處理 計算模擬

中圖分類號：TU998 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

隨著我國超臨界、超超臨界機組的廣泛推廣使用，我們對一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越來越多，同時在電站使用過程中也發(fā)現(xiàn)這些材料的一些問題，需要在電廠檢修期間解決。

某電廠主蒸汽管道系統(tǒng)采用SA335-P91材質(zhì)，主蒸汽工作溫度548 ℃，設(shè)計壓力17.46 MPa。2008年檢修中發(fā)現(xiàn)汽機房主蒸汽系統(tǒng)濾網(wǎng)三通（材料為SA335-P91）連接的疏水管（材料為10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值為119 HB。為保證電站安全運行同時考慮到檢修工期，電廠方要求進行現(xiàn)場更換疏水管為SA335-P91材料，部件結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

本次焊接、熱處理的技術(shù)難點：（1）與接管相連的是一個體積和質(zhì)量非常大的三通，因此熱處理所需要的加熱功率要余量充分，否則達不到熱處理的效果。（2）材料為SA335-P91，同時加上環(huán)境溫度較低，對其焊接和熱處理的要求很高。（3）三通本體的結(jié)構(gòu)不對稱，造成熱處理加熱器布置的困難，熱源分布不均勻。（4）三通本體材料經(jīng)過多年運行使用后硬度均有所下降（最低硬度達到193 HB），應(yīng)防止母材硬度下降至低于標(biāo)準(zhǔn)要求的180 HB下限。（5）網(wǎng)三通在使用過程中對密封性的要求很高，處理不當(dāng)將會造成濾網(wǎng)三通變形、密封不嚴(yán)直接造成設(shè)備無法使用的后果。

經(jīng)過分析現(xiàn)場處理的技術(shù)問題，解決的關(guān)鍵點就集中在了如何控制熱處理過程中的溫度場分布的問題上，主要應(yīng)解決以下問題：（1）加熱功率余量充足，滿足角焊縫的處理要求。（2）角焊縫金屬溫度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向溫差小于10 ℃。（4）三通軸向溫度梯度合理。

1 工藝計算

1.1 加熱功率選擇及分配

2 焊接修復(fù)與熱處理過程

2.1 主要參數(shù)控制

（1）預(yù)熱溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃；手工電弧焊：230 ℃

（2）焊接參數(shù)。

（3）層道間溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃～220 ℃；手工電弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后熱處理。

熱處理設(shè)備：DWK-C-360 KW

馬氏體轉(zhuǎn)變溫度：90 ℃～100 ℃；馬氏體轉(zhuǎn)變時間1.5 h；

升降溫速度：馬氏體轉(zhuǎn)變后的升降溫速度為75 ℃/h；

焊縫最終高溫回火溫度：760 ℃，恒溫時間6 h。

2.2 熱處理過程分析

（1）加熱功率余量較充分，角焊縫溫度的升溫過程能夠按照工藝設(shè)計進行。

（2）熱處理過程中內(nèi)外壁溫差最大值出現(xiàn)在升溫至349 ℃處，ΔTc=21 ℃。當(dāng)達到恒溫階段時，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。內(nèi)外壁溫差在熱處理過程中符合工藝設(shè)計要求。

3 處理結(jié)果

（1）所有角焊縫熱處理后的硬度均低于270 HB。

（2）熱處理后三通母材硬度未發(fā)生明顯的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）熱處理后濾網(wǎng)三通密封面變形最大處為0.05 mm，未對設(shè)備的使用造成影響。

4 結(jié)語

電站在生產(chǎn)檢修過程中會遇到一些尺寸較大、結(jié)構(gòu)不對稱以及受工件形狀影響而無法正常布置加熱器等異型結(jié)構(gòu)焊縫的返修。對于這些焊縫的處理，在條件許可的情況下應(yīng)盡量安排返廠（制造廠）進行整體熱處理。當(dāng)受到各種因素影響，需要在現(xiàn)場進行處理時，應(yīng)根據(jù)工件的實際情況進行科學(xué)合理的工藝設(shè)計。本次處理過程中主要從以下幾個方面著手，以供參考。

（1）加熱功率余量應(yīng)充分，加熱功率分配應(yīng)合理。

（2）升溫速度的選擇應(yīng)充分考慮工件的結(jié)構(gòu)特點，避免由于熱處理對工件造成較大的熱應(yīng)力。

（3）施工過程應(yīng)嚴(yán)格按照制定的工藝文件執(zhí)行，特別是對于熱電偶的布置、加熱片的固定等，必要時應(yīng)設(shè)置合理的工裝輔助進行固定。

參考文獻

[1] 瓦盧瑞克·曼內(nèi)斯曼鋼管公司[Z].T/P91手冊，2001.

[2] 姜求遠(yuǎn)，王金瑞.火力發(fā)電廠金屬材料手冊[M].中國電力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint

摘 要：濾網(wǎng)三通是電站主蒸汽系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其體積大、結(jié)構(gòu)不對稱等造成了對其進行修復(fù)的難度較大。本文通過對電廠主蒸汽濾網(wǎng)三通角焊縫現(xiàn)場處理的研究和實踐，初步探索對于電站這種異型結(jié)構(gòu)現(xiàn)場進行焊接、熱處理修復(fù)的方法和思路。實踐證明，對于這種異型結(jié)構(gòu)的熱處理應(yīng)充分考慮熱處理造成的結(jié)構(gòu)溫度場分布不均勻，熱處理應(yīng)力大等問題，因此在進行工藝設(shè)計中應(yīng)充分考慮熱處理功率、升溫速度等因素。

關(guān)鍵詞：異型結(jié)構(gòu) 檢修 熱處理 計算模擬

中圖分類號：TU998 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

隨著我國超臨界、超超臨界機組的廣泛推廣使用，我們對一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越來越多，同時在電站使用過程中也發(fā)現(xiàn)這些材料的一些問題，需要在電廠檢修期間解決。

某電廠主蒸汽管道系統(tǒng)采用SA335-P91材質(zhì)，主蒸汽工作溫度548 ℃，設(shè)計壓力17.46 MPa。2008年檢修中發(fā)現(xiàn)汽機房主蒸汽系統(tǒng)濾網(wǎng)三通（材料為SA335-P91）連接的疏水管（材料為10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值為119 HB。為保證電站安全運行同時考慮到檢修工期，電廠方要求進行現(xiàn)場更換疏水管為SA335-P91材料，部件結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

本次焊接、熱處理的技術(shù)難點：（1）與接管相連的是一個體積和質(zhì)量非常大的三通，因此熱處理所需要的加熱功率要余量充分，否則達不到熱處理的效果。（2）材料為SA335-P91，同時加上環(huán)境溫度較低，對其焊接和熱處理的要求很高。（3）三通本體的結(jié)構(gòu)不對稱，造成熱處理加熱器布置的困難，熱源分布不均勻。（4）三通本體材料經(jīng)過多年運行使用后硬度均有所下降（最低硬度達到193 HB），應(yīng)防止母材硬度下降至低于標(biāo)準(zhǔn)要求的180 HB下限。（5）網(wǎng)三通在使用過程中對密封性的要求很高，處理不當(dāng)將會造成濾網(wǎng)三通變形、密封不嚴(yán)直接造成設(shè)備無法使用的后果。

經(jīng)過分析現(xiàn)場處理的技術(shù)問題，解決的關(guān)鍵點就集中在了如何控制熱處理過程中的溫度場分布的問題上，主要應(yīng)解決以下問題：（1）加熱功率余量充足，滿足角焊縫的處理要求。（2）角焊縫金屬溫度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向溫差小于10 ℃。（4）三通軸向溫度梯度合理。

1 工藝計算

1.1 加熱功率選擇及分配

2 焊接修復(fù)與熱處理過程

2.1 主要參數(shù)控制

（1）預(yù)熱溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃；手工電弧焊：230 ℃

（2）焊接參數(shù)。

（3）層道間溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃～220 ℃；手工電弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后熱處理。

熱處理設(shè)備：DWK-C-360 KW

馬氏體轉(zhuǎn)變溫度：90 ℃～100 ℃；馬氏體轉(zhuǎn)變時間1.5 h；

升降溫速度：馬氏體轉(zhuǎn)變后的升降溫速度為75 ℃/h；

焊縫最終高溫回火溫度：760 ℃，恒溫時間6 h。

2.2 熱處理過程分析

（1）加熱功率余量較充分，角焊縫溫度的升溫過程能夠按照工藝設(shè)計進行。

（2）熱處理過程中內(nèi)外壁溫差最大值出現(xiàn)在升溫至349 ℃處，ΔTc=21 ℃。當(dāng)達到恒溫階段時，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。內(nèi)外壁溫差在熱處理過程中符合工藝設(shè)計要求。

3 處理結(jié)果

（1）所有角焊縫熱處理后的硬度均低于270 HB。

（2）熱處理后三通母材硬度未發(fā)生明顯的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）熱處理后濾網(wǎng)三通密封面變形最大處為0.05 mm，未對設(shè)備的使用造成影響。

4 結(jié)語

電站在生產(chǎn)檢修過程中會遇到一些尺寸較大、結(jié)構(gòu)不對稱以及受工件形狀影響而無法正常布置加熱器等異型結(jié)構(gòu)焊縫的返修。對于這些焊縫的處理，在條件許可的情況下應(yīng)盡量安排返廠（制造廠）進行整體熱處理。當(dāng)受到各種因素影響，需要在現(xiàn)場進行處理時，應(yīng)根據(jù)工件的實際情況進行科學(xué)合理的工藝設(shè)計。本次處理過程中主要從以下幾個方面著手，以供參考。

（1）加熱功率余量應(yīng)充分，加熱功率分配應(yīng)合理。

（2）升溫速度的選擇應(yīng)充分考慮工件的結(jié)構(gòu)特點，避免由于熱處理對工件造成較大的熱應(yīng)力。

（3）施工過程應(yīng)嚴(yán)格按照制定的工藝文件執(zhí)行，特別是對于熱電偶的布置、加熱片的固定等，必要時應(yīng)設(shè)置合理的工裝輔助進行固定。

參考文獻

[1] 瓦盧瑞克·曼內(nèi)斯曼鋼管公司[Z].T/P91手冊，2001.

[2] 姜求遠(yuǎn)，王金瑞.火力發(fā)電廠金屬材料手冊[M].中國電力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint