P92鋼現(xiàn)場焊接熱處理(沈陽)

1、浙江火電建設公司華能玉環(huán)電廠#1機組是國內首臺超超臨界燃煤機組，鍋爐設備由哈爾濱鍋爐廠提供的HG-2953/27.46-YM1型鍋爐。超超臨界參數(shù)變壓垂直管圈直流爐、一次再熱、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼結構、全懸吊結構型鍋爐。主 蒸 汽 管 道 采 用 S A 3 3 5 P 1 2 2 及S A 3 3 5 P 9 2 材 質 ， 再 熱 熱 段 采 用SA335P91材質。其中P92、P122均是國內首次應用。序號名稱設計壓力(MPa)設計溫度(oC)管道材質規(guī)格(mm)1主蒸汽主管27.6610A335P122508102 2主蒸汽主管27.6610A335P92Di349 723再熱熱段

2、主管7.237 608A335P91Di69950 P92鋼是日本新日鐵推出的用于超臨界鍋爐的9Cr的含鎢的馬氏體耐熱鋼，該鋼含W1.8左右，與目前國內常用的P91鋼材（改進型9Cr-1Mo）相比，主要是用W代替了P91中的部分Mo，另外加入了少量的B。通過W的固溶強化及Nb、V等碳氮化物的彌散強化來提高鋼材的高的持久強度。在600下10萬的持久強度P92要比P91高3035。T/P122鋼是日本在德國鋼是日本在德國X20CrMoV121鋼的基礎鋼的基礎上開發(fā)成功的上開發(fā)成功的12%Cr馬氏體耐熱鋼（日本鋼號馬氏體耐熱鋼（日本鋼號HCM12A），其高溫強度比），其高溫強度比X20CrMoV12

3、1提高，提高，焊接冷裂縫傾向顯著降低。與焊接冷裂縫傾向顯著降低。與X20CrMoV121相比，相比，其化學成分特點是：含其化學成分特點是：含C量從量從0.20%降至降至0.10%左左右，同時加入約右，同時加入約2%W,約約1%Cu和少量的和少量的Nb。該鋼。該鋼Cr高高C低，并且含低，并且含2%W。P91、P92、P122鋼具有較明顯的時效傾向。時鋼具有較明顯的時效傾向。時效傾向發(fā)生在效傾向發(fā)生在500650的溫度范圍內，這正是的溫度范圍內，這正是這些鋼材的工作溫度。圖這些鋼材的工作溫度。圖1、圖、圖2分別表示分別表示P92、P122鋼的時效傾向?？梢钥吹戒摰臅r效傾向?？梢钥吹?000小時時效

4、后其小時時效后其韌性下降了許多，但在韌性下降了許多，但在3000小時以后沖擊功下降小時以后沖擊功下降的傾向就不明顯了。為此，時效前焊縫的原始韌的傾向就不明顯了。為此，時效前焊縫的原始韌性必須有充分的富裕。性必須有充分的富裕。在焊接線能量相同的情況下，焊在焊接線能量相同的情況下，焊后熱處理規(guī)范對焊縫的金屬的沖后熱處理規(guī)范對焊縫的金屬的沖擊韌性影響很大。圖擊韌性影響很大。圖3是不同的焊是不同的焊后熱處理規(guī)范對后熱處理規(guī)范對P92焊縫金屬的沖焊縫金屬的沖擊韌性的影響。從圖中可以看出擊韌性的影響。從圖中可以看出在相同的保溫時間下，熱處理溫在相同的保溫時間下，熱處理溫度對焊縫金屬的沖擊韌性的影響度對焊縫

5、金屬的沖擊韌性的影響很大。很大。熱電偶工作原理熱電偶工作原理在溫度測量中，熱電偶是主要的測溫工具。當兩種不同的導體或半導體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為T0 ，稱為自由端（也稱參考端）或冷端，回路中將產生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應”，兩種導體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導體稱為“熱電極”，產生的電動勢則稱為“熱電動勢”。熱電偶選擇熱電偶選擇 我國標裝化熱電偶有七種，分別為S、B、E、K、R、J、T型。在施工現(xiàn)場主要是采用K型熱電偶，即鎳鉻-鎳硅熱電偶，它的

6、正極是鎳鉻合金(鎳90.5%，鉻9.5%)，負極為鎳硅(鎳97.5%，硅2.5%)。現(xiàn)場用K型熱電偶又分為鎧裝熱電偶及熱電偶絲兩種。熱電偶校驗熱電偶校驗 熱電偶在使用之前必須按相關規(guī)定進行校驗。根據(jù)JG351-1996工業(yè)用廉金屬熱電偶校驗規(guī)程，通常熱電偶校驗點為400、600、800。而馬氏體耐熱鋼的焊后熱處理溫度約為760，為了能精確控溫，因此有必要對熱電偶在760溫度下進行校驗，以便在熱處理設定溫度時進行校正。根據(jù)管道直徑確定加熱器數(shù)量及控溫熱電偶數(shù)量，控溫熱電偶必須布置在相應控溫區(qū)的預期溫度最高點，防止超溫。根據(jù)Shifrin研究，只要加熱帶寬度在5倍壁厚以上，外表面距焊縫中心的軸向距

7、離t（t為管子壁厚）的位置大致與內表面焊縫根部溫度相等。我們在熱處理時設置了一只“等效熱電偶”，監(jiān)測內壁溫度是否達到最低的設定溫度。熱電偶固定方式熱電偶固定方式熱電偶固定方式直接影響到測溫的準確性。目前施工現(xiàn)場熱處理常用的熱電偶固定方式為綁扎和點焊。其中綁扎一般應用于鎧裝熱電偶，點焊一般用于熱電偶絲。在用綁扎方式固定鎧裝熱電偶時必須注意：將熱電偶的熱端用隔熱層將其與加熱器有效隔絕，防止加熱器布置或高溫時隔熱層破損，避免加熱器產生的熱量直接對熱電偶輻射。同時熱電偶熱端必須緊貼管壁。用點焊方式固定熱電偶絲時應注意：選用合適直徑的熱電偶絲（一般選用0.60.8mm）及合適功率的儲能式點焊機；點焊前應

8、將點焊部位的氧化皮打磨干凈，同時將熱電偶絲端部尖角打磨平；點焊后應輕拽熱電偶絲以驗證點焊是否可靠。綁扎與點焊方式各有其優(yōu)缺點：采用綁扎方式固定熱電偶，方便，固定可靠，不會因為下一道工序（加熱器布置、綁扎）的影響而脫落，但測量溫度受隔熱層隔熱效果的影響很大；點焊方式測溫準確，能真實的反映管壁的溫度，但由于焊點較小，容易受外力的影響而脫落，造成測溫不準，甚至失控。針對兩種固定方式，我們曾經作過多次對比試驗：在767下，鎧裝熱電偶（綁扎）與熱電偶絲（點焊）溫差為1015。主要是因為鎧裝熱電偶測溫時，無法完全對加熱器下的熱電偶進行有效隔熱，加熱器產生的一部分熱量通過不銹鋼套管傳導到熱電偶的熱端，從而干

9、擾了熱電偶的測溫。 溫度補償導線溫度補償導線的選擇溫度補償導線的選擇由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴 金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷 端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內，連接到儀表端子上。所謂補償導線，實際上是一對材料化學成分不同的導線，在0150溫度范圍內與配接的熱電偶有一致的熱電特性，但價格相對要便宜。溫度補償導線的型號必須與熱電偶相匹配。施工現(xiàn)場通常的KC型溫度補償導線（正極為銅，導線顏色為紅色，負極為康銅，導線顏色為藍色）與K型熱電偶相匹配溫度補償導線的連接溫度補償導線的連接補償導線與熱電偶線連接時，必

10、須保證極性正確。在連接溫度補償線時應可靠，必須采用接線座連接，嚴禁采用兩根接線直接擰在一起。防止造成接線接觸不良影響測溫。其中 1、 2、 3為錳銅電阻，為絕緣銅線繞阻， 1= 2, 3與在電橋平衡點溫度（補償溫度）時阻值相同。阻值隨周圍溫度的變化按一定的規(guī)律變化。指示表熱電偶熱處理溫控系統(tǒng)溫控系統(tǒng)誤差測量溫控系統(tǒng)誤差測量熱處理溫控設備在長時間運行后，由于元器件老化等原因，溫控設備會產生較大的誤差。在對馬氏體耐熱鋼進行熱處理之前應該用高精度的電位差計（熱工1045表計）對溫控系統(tǒng)進行誤差測量，在溫度設定時相應的扣除數(shù)值。測溫系統(tǒng)的溫度補償測溫系統(tǒng)的溫度補償由于熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極

11、，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t00時對測溫的影響。目前施工單位雖然對熱處理機房配有空調等控溫設備，但并不能精確的控制熱處理機房內熱電偶冷端溫度，我們曾經在空調打開的情況下用溫濕度自動記錄儀對熱電偶冷端溫度進行了24小時連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)熱電偶冷端溫度還是波動比較大，最大溫差達到12。為消除熱電偶冷端溫度波動造成的測溫不準，施工現(xiàn)場必須采用帶有自動溫度補償?shù)臒崽幚頊乜卦O備。熱處理溫控設備自動補償可通過在測溫線路中安裝補償電橋，利用不平衡電橋產生的電動勢補償熱電偶因冷端波動引起的熱電動勢的變化

12、。 熱處理控溫溫度的設定在設定熱處理控溫溫度時除應考慮所使用批次焊條熔敷金屬的Ac1相變溫度及Mn、Ni含量，根據(jù)Ac1相變溫度或Mn、Ni含量在上述溫度范圍適當調整。當Ni+Mn1.0時，熱處理溫度應往上限設定，1.0Ni+Mn1.5，熱處理溫度應設定為760。同時還應將熱電偶的誤差以及溫控系統(tǒng)的誤差進行扣除。熱處理加熱器選擇熱處理加熱器功率可根據(jù)公式進行粗略估算：加熱器功率（加熱器功率（kw）管子直徑（）管子直徑（mm）管壁厚（管壁厚（mm）625加熱寬度的選擇加熱寬度的選擇加熱區(qū)域寬度的確定出于兩方面考慮。一是由于管道外部加熱，必然存在徑向溫度梯度，為使均溫區(qū)內的金屬在厚度方向達到所需的

13、最低溫度，加熱區(qū)域必須達到一定的寬度；二是管道的局部加熱會導致彎曲位移和切向應力，從而產生接頭變形和殘余應力，應力的大小和分布受加熱寬度和軸向溫度分布的影響。管道局部焊后熱處理見下圖。其中W為焊縫寬度，SB為均溫區(qū)寬度，HB為加熱帶寬度，GCB為保溫寬度?，F(xiàn)場加熱區(qū)寬度按以下最小加熱寬度（取三者的最大值） HB0SB+50mmHB2Hi(OD2-ID2) / 2+IDSB/OD其中：Hi管道加熱面積與散熱面積之比（通常，對水平布置、公稱直徑在DN150以下的管道，且只有一個周向加熱控制區(qū)時，Hi可取5；對公稱直徑在DN150以上的管道或DN150以下但有兩個周向加熱控制區(qū)的水平管道以及所有垂直

14、管道，Hi取3）SB均溫區(qū)寬度，焊縫最寬處W2t或焊縫最寬處W100mm較小值；t管道的名義厚度ID管道的內徑OD管道的外徑其中HB0是為了避免均溫區(qū)邊緣過于接近加熱區(qū)邊緣使溫度降低過快；HB1是誘導應力判據(jù)所確定的最小加熱寬度；HB2是由徑向溫度判據(jù)確定的最小加熱寬度。根據(jù)熱處理規(guī)程DL/T819-2002，加熱區(qū)域寬度HB6t120。HB1=SB+ 4IDt1.加熱器不能重疊、交叉.不得與加熱絲相碰 2加熱器與管壁應緊密接觸3.且不得有扭結或不平整情況。4.加熱區(qū)域的溫度最高點必須在焊縫中心.5. 水平管，加熱器中心應該正對焊縫中心.6.垂直管，加熱器的加熱中心應偏離焊縫中心，適當下移.7

15、.下移量與壁厚、加熱器寬度及保溫層寬度及厚度等有關。 保溫材料寬度的選擇保溫材料寬度的選擇根據(jù)熱處理規(guī)程DL/T819-2002，最小保溫寬度GCB為10tW及HB+200的最大值。從表1中可以看出GCB0GCB，保溫寬度采用GCB0可以更好的控制管道軸向的溫度梯度及減少加熱區(qū)的熱量的損失。保溫材料厚度的選擇保溫材料厚度的選擇保溫材料的厚度直接影響了所需加熱器的功率，我們要求保溫材料的厚度必須50mm。保溫材料的包扎保溫材料的包扎根據(jù)溫度梯度的分布及傳導情況，基本上為上部到下部，從薄件往厚件，逐漸加厚，且包扎緊密、牢固。 00,511,522,533,544,555,566,577,588,599,510 10,5 11