350MW鍋爐汽包筒體窄間隙焊接工藝

1、乂丁丫丁TTrrnnnrrnrTTTrnrnrTT-rTT>re 輻爐汽包晞璃間瀬冠莒J ：*"：=：'；r就漢換供廣工藝瞪血獅70)戳崇實(shí)產(chǎn)潘小乎：J <丫 丄厶 hju_jl二丄丄丄丄 丄 丄7© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. httpWAki.nei縱、環(huán)縫坡口尺寸(b)環(huán)縫坡I】近年來.由于電站鍋爐向大容量、高參數(shù)發(fā)展, 其鍋爐汽包壁也愈來愈厚，一臺300MW鍋爐的汽包 壁厚叮達(dá)203mm。而常規(guī)的埋弧焊和電渣

2、焊焊接方 法和技術(shù)已不能適應(yīng)需要，要尋找一種在辰量上、經(jīng) 濟(jì)上都合理的焊接方法。窄間隙埋弧焊技術(shù)是國內(nèi)外 近幾年發(fā)展赴來的一種新匸藝，在國內(nèi)已使用在厚壁 鍋筒及離壓容器的縱它環(huán)縫焊接中-、鍋爐汽包350MW鍋爐汽包使用的材料為德國進(jìn)口的 BHW35例，壁厚為145mm。汽包筒體由六節(jié)3.3m 筒節(jié)和兩只球形封頭拼接而成。汽包筒節(jié)外徑 2080mm,筒體直段長 19800mm：總氏 21000mmn在制造工藝上，采用大型卷板機(jī)卷制筒身，每節(jié) 筒身為條縱縫使用窄間隙埋弧焊進(jìn)行焊接、為滿 足窄間隙機(jī)頭上側(cè)向跟蹤系統(tǒng)的要求，必須選擇適 當(dāng)?shù)钠翷J寬度和加工角度，且坡口加工面要光 滑平整。二、窄間隙焊接

3、設(shè)備我廠f 1994年7月引進(jìn)瑞典伊莎公司新一代HNG窄間隙埋弧焊機(jī)，主要由立柱橫梁(6mX4m)sHNG窄間隙焊機(jī)頭、焊劑自動送料及回收裝置、MRS!50防軸向竄動滾輪架和LEA800直流電源等幾部分組成。該機(jī)頭上帶有高度和雙側(cè)自動跟蹤裝置, 使焊嘴保持在相對恒定的位置上，可焊最大板厚為 于汽包筒身的縱縫、環(huán)縫在整個生產(chǎn)工藝過程屮所統(tǒng) 過的熱處理次數(shù)和規(guī)范不同，對焊縫的力學(xué)性能也有 不同的影響:，350MW鍋爐汽包筒身縱縫使用窄間晾 埋弧焊后，須經(jīng)過正火+冋火熱處理后，再拼接環(huán) 縫，須進(jìn)行次最終消除應(yīng)力熱處理。麗壞縫只須統(tǒng) 過最終消除應(yīng)力熱處理。所以，縱縫焊接選擇的焊絲 必須經(jīng)過上述熱處理后

4、，其力學(xué)性能不低于母材和標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)過試驗(yàn)！縱縫焊幺纟為H10Mn2NiMoA,壞 縫焊絲為H08Mn2 MoA. iff?焊劑的選'擇考慮至IJ :深坡 口易于脫渣，焊劑顆粒小目.輕，便于在35MP*的 壓縮空氣中輸送和回收更重要的是與焊絲配合焊接 后，保證焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能，經(jīng)過多次 試驗(yàn)篩選，選用錦州生產(chǎn)的燒結(jié)型SJ101焊劑，與以 上兩種焊絲匹配焊接.繪不同熱處理.焊縫力學(xué)性能 均能滿足設(shè)計(jì)要求。2.焊接養(yǎng)數(shù)的選擇7© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rig

5、hts reserxed. httpWAki.nei350mmc容器直徑為15004500mm,當(dāng)焊接環(huán)縫時在窄間隙埋弧焊中，正確地選擇參數(shù)的原則是在7© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. httpWAki.nei配上MRS150防軸向竄動滾輪架，使簡節(jié)在轉(zhuǎn)動時, 不因捕圓度而發(fā)生滑移&保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能提高焊接效率°其主要參數(shù)有：坡口寬度和傾角、焊絲宜徑、焊絲至側(cè)樂間7© 1994-2010 China .Acad

6、emic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. httpWAki.nei三、焊縫坡形式窄間隙埋弧焊坡口的關(guān)鍵尺寸是坡口寬度。其主 距、焊接電流、電弧電壓和焊接速度等。坡口寬度和傾角 在實(shí)際生產(chǎn)中，坡口寬度 直接影響焊接效率，坡口太寬，生產(chǎn)效率低；坡口太7© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. httpWAki.nei要考慮到：焊接效率、側(cè)壁的熔透和脫渣的難易。坡 I的寬度還與所

7、選定的焊絲直徑、被焊工件的厚度和焊接工藝方案選擇有關(guān)。鑒于我廠產(chǎn)品板厚為95145mm,以及I：廠坡口加工能力，我們選擇每層二道成形焊接I：藝，經(jīng)多次試驗(yàn)后最終確定縱、環(huán)縫坡口 尺寸如圖1所示哀四、焊接工藝1.焊絲和焊劑的匹配350MW汽包母材為德國進(jìn)口 BHW35鋼板，須 采用與苴相匹配的焊材與脫淸性能良好的焊劑.且由 窄、焊接難以完成。坡口寬度除滿足焊接機(jī)頭插入和 焊縫成形外，應(yīng)盡可能的窄<：對丁縱縫，視板厚底部 間隙為18 - 20mmc環(huán)縫上部坡口寬度為25mm Jr. 右。坡口傾角壞縫1.5滬I縱縫2瀘，即能滿是 操作要求C焊絲直徑 從捉高焊接熔敷率考慮，應(yīng)盡杲 選擇直徑較粗的

8、焊絲；從焊縫成形和脫渣性考慮，應(yīng) 選擇直徑較細(xì)的焊絲c但當(dāng)直徑小于3n)m時，焊絲 剛性小，挺度不夠，很難保持與坡口側(cè)壁間距.丙易 產(chǎn)生未熔合缺陷。我廠對于毎層雙道焊匚藝，均使川 Hmm的焊絲，焊縫質(zhì)最滿定耍求。7© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. httpWAki.nei7© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed

9、. httpWAki.nei7© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserxed. httpWAki.nei(3焊絲至側(cè)壁間距 窄間隙埋弧焊最容易出現(xiàn)看，采用窄間隙埋孤焊以后，產(chǎn)品焊接試板性能檢査 3© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 未熔合缺陷，這就取決于焊絲至側(cè)壁同距。從未出現(xiàn)過不合格現(xiàn)象。通過試確毎：焊絲至側(cè)壁,間距為

10、253-Ommo由于采用了側(cè)向跟蹤技術(shù)，焊縫沒有出現(xiàn)未六.經(jīng)濟(jì)分析 3© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 熔合缺陷。當(dāng)焊接環(huán)縫時，為了補(bǔ)償汽包在轉(zhuǎn)動中產(chǎn) 生的軸向位移，我們配備了 MRS150防軸向竄動滾輪 架.從而使焊絲與坡口fl!|壁的相對位置恒定，葆證坡 口側(cè)壁完全熔合。(4)焊接電流£電壓焊接電流、電壓是確定焊縫成形、熔深和脫渣性的重要參數(shù)。在保證其他性能 良好的情況下，盡可能使用偏大電流.以提高焊縫的 熔敷率。使用04min的焊絲

11、視其坡口形戎不同、層 次不同，一般電流為500-600A之間。焊接電壓太 低與坡口側(cè)壁熔合不好7電壓太高.焊道波紋粗犬且 易咬邊。一般電壓為2931 V最合適。(5)焊接速度焊接速度是決定焊接線能量和焊 道成形的重要參數(shù)。適當(dāng)?shù)暮附铀俣仁潜ＷC熔池對側(cè) 壁足夠潤星的重要條件。從縮小熱影響粗晶區(qū)的寬 度，改善接頭各區(qū)的韌性應(yīng)盡可能選擇高的焊接速 度。但為了與側(cè)壁可靠的熔合，焊接速度一般以24 -26m/h 為宜。五、窄間隙埋弧焊接頭力學(xué)性能和無損 檢驗(yàn)我廠工藝試驗(yàn)和產(chǎn)品焊接的力學(xué)性能列于附表 中。產(chǎn)品焊縫的無損檢驗(yàn)、分為K射線照像、超聲 波探傷和磁粉探傷，其性能均優(yōu)于帚規(guī)埋弧焊 接頭c從生產(chǎn)的兩臺

12、200MW.兩臺350MW鍋爐汽包窄間隙埋弧焊與常規(guī)埋弧焊工藝相比，由于坡口 間隙小，生產(chǎn)效率高，所以可節(jié)約大量焊絲、焊劑和 電能。被焊工件壁厚愈大，經(jīng)濟(jì)效益愈顯著，八般可 節(jié)約焊絲40%45%。另一方面，窄間隙埋弧焊自 動化程度高，坡口側(cè)壁及高度都能自動跟彖。施焊 時，焊接電流、電壓、焊接速度可以預(yù)置且由微機(jī)控 制顯示，焊接過程中可以隨時進(jìn)行調(diào)整.焊接質(zhì)量一 次合格率可達(dá)99%以上。厚壁容器退修是非常困難 的，所以焊縫無返醪，經(jīng)濟(jì)效益則更可觀。七、結(jié)論(I)窄間晾埋弧自動焊接技術(shù)和工藝是國內(nèi)外生產(chǎn)厚壁鍋爐汽包及容器的最佳工藝。焊縫質(zhì)量好, 生產(chǎn)效益高。(2)使用窄間隙埋弧焊焊接汽包縱縫難度較

13、大, 必須嚴(yán)格控制坡口的制備和裝配質(zhì)it以需足焊接機(jī) 頭側(cè)壁跟蹤的要求，適時地進(jìn)行規(guī)范調(diào)整，才能焊接 出高質(zhì)量的焊縫。(1) 汽包縱、環(huán)縫焊接好后，要經(jīng)過不同的溫度 進(jìn)行熱處理。為了保證焊縫在經(jīng)過熱處理后具有良好 性能，必須選用不同的焊絲與焊劑進(jìn)行匹配。焊劑必 須脫渣性好，便于風(fēng)收。窄間隙埋弧焊焊縫接頭的強(qiáng)度性能和沖擊韌 度均明顯優(yōu)于常規(guī)埋弧焊焊縫接頭，由此提高了宦力 容器的整體強(qiáng)度和抗脆斷能力° 3© 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 3&

14、#169; 1994-2010 China .Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, BHW35鋼窄間隙埋弧焊焊接接頭力學(xué)性能鋼號熱處理 狀態(tài)抗拉強(qiáng)度斷口 位呈沖擊吸收功金相組織冷彎D = 3«部位務(wù)/MPa%/MPa部位Akv/JBHW353E火_焊縫45& 450442,408716,686673,652焊外焊上焊縫52,52,51S + P(焊縫)145mm回火全焊縫439503,516676636, 650焊上熱影 響區(qū)232,237.151SF+P(熱影響區(qū))合格(縱 St)退火(400V )446,459535,548焊上BHW35焊縫520,512522、