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主蒸汽Y型三通现场热处理工艺

发布时间: 2022-12-23         点击:4396次        



主蒸汽Y型三通现场热处理工艺

严永生  

重庆电力建设总公司

摘要: 本文通过对我公司承建的国电南宁电厂2×660MW新建工程主蒸汽Y型三通的现场热处理,总结出一套针对电厂管道异形焊接接头热处理工艺,解决了焊接接头异形端预热难、包口难以及控温难等一系列难题,可为以后的电力施工提供指导作用。

关键词: A335P91    Y型三通   焊后热处理




0 前言

国电南宁电厂新建工程是2×660MW机组超临界燃煤机组,锅炉采用东方锅炉厂生产的660MW超临界压力燃煤直流锅炉,单炉膛,对冲燃烧、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢架悬吊结构P型锅炉。汽轮机为东方汽轮机厂生产的超临界、中间一次再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式、8级回热汽轮机。主蒸汽管路中有一Y型结构三通(如下图所示),管道材质为A335P91钢,规格为φ427.02× Y型三通为不规则六方体铸件,材质为SA217-C。管道焊缝1与六方体端面有2与六方体端面有,三通周长最长为,最短为。焊接前需预热,焊接过程中需要严格控制层间温度,焊后需进行焊后热处理。




1 焊接性分析

A335P91钢属于马氏体耐热钢,SA217-C钢是美标铸件相当于F91其主要化学成分见表1






1. A335P91SA217-C12A钢主要化学成分(质量分数%)

钢号

C

Mn

Cr

Mo

V

Ni

Cu

P91

0.08~0.12

0.30~0.60

8.00~9.50

0.85~1.05

0.18~0.25

0.4

0.04

SA217-C

0.08~0.12

0.30~0.60

8.00~9.50

0.85~1.05

/

0.04

/






根据碳当量计算公式Ceq=C+Mn/6+( Cr+Mo + V)/5+( Ni + Cu)/15(%)计算可得:Ceq2.19%0.6%,焊接性差,焊接过程中容易产生冷裂纹和淬硬组织,焊接前需要预热,焊接过程中需要严格控制层间温度,焊后需在马氏体转变点Mf点(80~120℃)下恒温一段时间,然后进行焊后高温回火处理。

2 加热设备的选择

控制设备选用热处理柜机WDK-6240(240kW)一台;

加热器选用履带式加热器若干(规格见);

测温选用铠装热电偶6支,以及远红外测温枪和便携式测温笔。

3 预热

预热温度200~300℃,详见热处理工艺卡,由于该焊口一端为异形三通结构,不适于电预热,故在三通侧采取火焰预热,保温材料包扎缓冷,管道端采取电加热,并控制预热温度。注意事项:预热的升温速度必须予以严格控制;焊接前用远红外测温枪和便携式测温笔测量坡口温度,以坡口温度为准。预热宽度应从对口中心开始,每侧不少于焊件厚度的四倍。

4 焊后后热处理工艺

4.1 功率计算

焊口规格为φ427.02×60.22mm

根据经验公式焊口热处理功率=D×δ/645D为管直径,δ为壁厚)≈40kW

 考虑到此两道焊口的实际情况,焊口另一端接Y型三通不规则六方体铸件,散热比较快,故需要加大加热功率,以保证焊接热处理质量,所以单个焊口选用功率为50KW。两道焊口同时处理时功率为100KW

4.2 加热器选用和布置

加热宽度确定:D/δ=427.02/60.22=7.17.5,加热宽度为≥4δ×2=

4.2.2保温宽度确定:焊缝中心算起单侧2×加热宽度,不小于。保温宽度≥2×240×2=

加热器的选用和布置要充分考虑焊口的实际情况和温度梯度,如图一所示:




图一:热电偶和加热器布置图









在焊口管子端头布置履带加热器(40KW),加热器规格为650mm×350mm4块,10KW/块。合计40KW

三通部分周长最长为2490mm,最短为2040mm,由于起不规格且散热较快布置履带加热器(60KW)。加热器规格为800mm×200mm4块,10KW/块,1000mm×200mm2块,10KW/块。合计60KW。具体布置见图一:

4.3 热电偶选用和布置

采用K分度铠装热电偶,规格为Φ3×。安装时候用16号铅丝捆扎。使热电偶热端紧帖焊缝和管壁。

采用热电偶布置应该布置在有代表性的位置上,其中一支控温热电偶位于焊缝正中心,另一支控温热电偶位于与之对称的另一边,与焊缝边缘距离。具体位置见图一。

4.4 保温材料的包扎

根据温度梯度的分布及传导情况,基本上为上部到下部,从薄件往厚件,逐渐加厚,且包扎紧密、牢固。直立管上保温材料短而薄。(厚、薄为相对比较而言)

4.5 保温热处理工艺参数确定

升降温速度:

升降温速度=250×25÷壁厚(℃/h=250×25÷60.22=103/h,(对于P91/T91,升降温速度不大于/h)。

升降温速度确定为为/h。(升温时,温度在300℃以下,可不控制升温速度;降温时,温度在300℃以下,可让其自然在静止空气中自然冷却)。

恒温时间

合金钢的热处理:δ=,每增加,保温时间增加为1.0小时,故恒温时间为7h

恒温温度:

火力发电厂焊接热处理技术规程DL/T819-2010要求对于P91钢恒温温度为740。公司工艺评定评定时间为750770℃。综合规程和公司工艺评定,确定恒温温度为750770℃。

4.6 焊接热处理工艺(曲线)流程图








图二:焊接热处理过程工艺流程图






5 焊后热处理后的金相和硬度检验

5.1 金相检验结果见下图三:








() 母材区 400X           () 热影响区 400X          () 焊缝区 400X

图三:焊接热处理完成后金相检验结果






由图中可以看出,母材,热影响区以及焊缝区均为马氏体组织。

5.2硬度检验结果如下表2






2:焊后热处理硬度检验结果

焊缝区HB

热影响区HB

母材HB

1

2

3

AVE

1

2

3

AVE

1

2

3

AVE

245

238

240

241

220

215

217

218

180

184

188

184






由表中检验结果符合DL/T869-2012以及T/P91工艺导则质量要求。

6 结论

  本文主要从应用方面介绍了我公司承建的国电南宁电厂2×660MW新建工程主蒸汽Y型三通的现场热处理实施情况,运行以来,一直未出现异常,证明了我们的工艺是切实可行的。此种异行焊口现场热处理在我公司还属于首次应用,可为以后电力施工提供指导性帮助。采取以上热处理工艺,主蒸汽Y型三通焊接接头经过无损检测、微观金相和硬度试验,各项指标均达到国家规程规范和设计质量要求。

同时建议:在设计此类异形焊接接头时,应该考虑现场安装施工,在配管厂进行热处理或者设计焊接接头时,使焊接接头与三通保留一定距离以满足现场焊接热处理的需要。






参考文献

1】火力发电厂焊接技术规程DL/T869-2004

2】火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T752-2009

3】火力发电厂焊接热处理技术规程DL/T819-2010

4】重庆电力建设总公司焊接工艺评定

5T/P91钢焊接工艺导则



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