火电厂A335P92钢的焊接工艺制造技术

本发明专利技术是一种火电厂Ａ３３５Ｐ９２钢的焊接工艺，所使用的焊接材料为蒂森焊材或奥林康焊材，焊接方法采用手工电弧焊或埋弧自动焊，所采用的焊接工艺为：当采用手工电弧焊，使用φ３．２焊条共焊１５层７６道，平均每层焊肉厚度为２．０ｍｍ；当采用埋弧自动焊，使用φ３．０焊条共焊１０层１６道，平均每层焊肉厚度为３ｍｍ；对焊接部位热处理的回火参数取值为２１．３～２１．６。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火电厂发电机组管件的设计制造技术，尤其是涉及在超 临界发电机组中，对使用A335P92钢的管件的焊接和热处理工艺技术， 保证配管焊接质量符合超超临界机组管道中的使用要求。
技术介绍
我国能源结构的特点决定了我国电力工业的发展主要依赖火电机 组，而发展大型超超临界机组是火电机组发展的必然选择。开发和应用 热强性、抗氧化性能更好的耐热合金钢是发展高效率超超临界火力发电 机组的关键技术之一。新型耐热合金高温高压管道用钢的开发和应用在 电站建设中始终发挥着重要作用。50多年来，含2。 25%Cr-l%Mo的合金 钢(如A335P22、 10CrMo910、 STBA24-STPA24等)己经在全球许多超高 压和亚临界电厂中得到较好的应用。随着机组容量的增加和参数的提高，促进了更高强度钢的开发。欧 洲在上个世纪60年代初期，开发了两种蠕变断裂强度较高的钢材，他们 分别是法国和比利时的EM12 (含996Cr-29f)Mo，且加入少量的V和Nb)、 德国的X20CrMoV12-1 (12%Cr-l%Mo，且加入少量的V)。后者在我国江 油电厂、达拉特电厂、台州电厂的主蒸汽管道系统中得到应用，但是焊 接有一定的难度。美国开发的改良9y。Cr钢，后来发展到欧洲和日本。这 种等级的钢材叫T/P91，这种材料从上个世纪90年代开始在世界范围内 得到成功的应用。如今，EM12和X20CrMoV12-l在很多领域被T/P91所 取代。在蒸汽参数更高，如温度超过60(TC、压力超过25bar,要求主蒸 汽和再热蒸汽管道具有更高的抗拉强度、抗高温蠕变和抗氧化等性能， T/P91材料的使用受到限制，T/P92材料应运而生。P92钢比其它铁素体合金钢具有更高的高温强度和蠕变性能，抗腐蚀性和抗氧化性能等同于其它含9%Cr的铁素体钢。由于它具有较高的蠕 变断裂强度，所以它可以减轻锅炉和管道部件的重量，有利于减少厂房 结构的承载，减小管道系统对设备的推力。它的抗热疲劳性能好于奥氏 体不锈钢。在580 625t温度范围具有良好的蠕变性能。因此，P92在 超超临界机组中得到了较普遍的应用。目前对该类材料性能的研究尚处于初始阶段，对采用P92钢的管道 弯制、焊接、管件制造、热处理等关键性工程应用技术的研究还处于摸 索起步阶段，尚不成熟。因此，要在超超临界机组管道中应用P92钢，就 必须尽快掌握P92材料的焊接、弯管、热处理以及管件的设计计算、制 造等关键技术，保证超超临界机组建设的顺利进行和长期安全运行。随着电力工业的快速发展，提高锅炉蒸汽的温度和压力成为提高运 行效率、降低发电成本，缓解环境压力的必由之路。超临界、超超临界 机组成为火电的发展趋势，而新材料的开发和利用为电站向高参数方向 发展提供了有力的保障。改良型9-12Cr钢因高温性能和可加工性能良好在超临界、超超临界机组中得到了广泛应用。与大型超超临界电站建设 密切相关的P92钢的焊接和热处理工艺研究成为该材料能否成功运用的 关键技术。P92钢是在P91钢的基础上添加W元素，适当减少MO元素的含量， 开发出来的一种新型钢种。其化学成分见表l。表l: P92钢化学成分(y。)<table>table see original document page 4</column></row><table>P92钢的主要性能 (l)具有良好的物理性能P92钢的线膨胀系数与P91钢相同，比奥氏体钢低，甚至还低于P22钢的线膨胀系数，故P92钢在机组启动和停止时，抗疲劳损伤的能力不 仅会优于奥氏体钢，也会比P22钢强，导热率与P91钢相同，比奥氏体 钢高。(2) 具有比P91钢更高的高温蠕变断裂强度P92钢的常温强度和高温强度高于P91钢。根据各国测试结果，按 照ASME标准估算出来的550°C、 600'C和625'C等不同温度下IO万小时 P92钢的蠕变断裂强度分别为199MPa、 131MPa和101Mpa;而P91钢在相 应温度下的蠕变断裂强度分别为141MPa、 98MPa和68MPa。可以明显地 看到P92钢的高温蠕变强度比P91钢高出很多。(3) 具有优异的常温冲击韧性P92钢不仅具有比传统钢明显优越的高温性能，而且还有优异的常 温韧度。从P92 (NF616)钢的冲击值一温度曲线图所示，它和P91钢的 情况大致相同，比EM12 (9Cr2MoVNb)钢的韧性好。(4) 具有优良的抗氧化性能P92钢的抗烟灰氧化和抗水蒸气氧化的性能与P91钢大致相同。经 测试，P92钢与P91钢在60(TC、 700'C下3000小时的水蒸气氧化皮厚度大致相同。P92钢的焊接性分析(1) P92钢焊接裂纹敏感性比传统的铁素体耐热钢低从斜Y拘束试验测试图中，可以看出P92钢只需预热到100°C， P91 钢需要预热到18(TC裂纹率为零，而P22钢需预热到30(TC才能达到。(2) P92钢焊接具有较明显的时效倾向 从P92钢时效倾向图中可以看到，P92钢经3000小时时效后，其韧性下降了许多。P92钢的冲击功从时效前的220J左右降到了 70J左右， 在3000小时时效以后，冲击功继续下降的倾向不明显，冲击功将稳定在 时效3000小时的水平。时效倾向发生在550 65(TC的范围内，这个温 度范围正是该钢材的工作温度范围。母材具有明显的时效倾向，与母材 成分相近的焊缝也会有同样的倾向。(3) 焊缝韧性低于母材的原因 焊缝金属韧性不及母材的原因在于焊缝金属是从温度非常高的熔融状态冷却下来的铸造结构，它没有机会经过TMCP过程 (Thermal-Mechanical Control Process)即热控轧加工过程，晶粒得不 到细化，Nb等微合金化元素还固熔在基体内，没有机会充分析出的缘 故。(4) 焊接接头是影响机组运行安全的最薄弱环节，由于P92钢合金 元素含量高，焊接上有较大的技术难度，容易出现接头冲击功低和长期 运行中的IV型开裂早期失效，如果焊接质量得不到保证，P92的优势将 不复存在，并对机组运行安全性带来威胁。而对P92钢的焊接工艺研究 还处于起步阶段，为了确保超超临界机组电厂P92钢部件的工厂化加工 制造质量，有必要开展P92钢工厂化配管焊接工艺试验研究。(5) P92钢大口径厚壁管道焊接的主要问题 我国电力行业标准《火力发电厂金属材料选用导则》(DL/T715-2000)规定钢材在250°C、 10000h时效以后，其冲击韧性下降率应不大于50%， 室温最低冲击值不得低于30 35J / cm2 。英国"非直接受火压力容器 规范"中指出对于ob《450MPa和o b〉450MPa的钢而言，V形缺口冲 击吸收功应分别达到27J和40J，才是防止脆性破坏的最低要求。美国 EPRI的报告建议，对于燃煤电站用钢来说，V形缺口冲击吸收功以41J 作为目标，才是可以接受的。按照这些要求，P92钢焊后焊缝的V形缺 口冲击吸收功应达到41J以上。由于P92钢具有明显的时效倾向，与母材成分相近的焊缝也会有同 样的倾向。为了避免焊缝金属时效后韧性过低，提高焊缝金属时效前的 原始韧度，为时效留出一定的余量，是P92钢大口径厚壁管道焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电厂Ａ３３５Ｐ９２钢的焊接工艺，所使用的焊接材料为蒂森焊材或奥林康焊材，焊接方法采用手工电弧焊或埋弧自动焊，其特征在于，所采用的焊接工艺为：　采用手工电弧焊，使用φ３．２焊条共焊１５层７６道，平均每层焊肉厚度为２．０ｍｍ；　采用埋弧自动焊，使用φ３．０焊条共焊１０层１６道，平均每层焊肉厚度为３ｍｍ；　回火参数取值为２１．３～２１．６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕继祖，闫平，卞小军，吕道华，董益成，李国栋，
申请(专利权)人：华电管道工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]