浅析电厂开冷水系统中耐海水腐蚀材质的选用及焊接工艺论文_窦学民,于长江

摘要：通过对10CrMoAI耐海水腐蚀管道化学成分分析，对1OCrMAl管材进行焊接工艺评定，从而制定了正确的焊接施工工艺，保证10CrMoAI管道施工的焊接质量，为类似的管道焊接提供技术工艺及参数。

关键词：开冷水；耐海水腐蚀；1OCrMoAI；焊接

1、情况简介

河北国华沧东发电有限责任公司4台机组通过开冷水系统使用海水对机组进行冷却，担负着全厂设备的冷却任务。开冷水系统从循环水供水管道二次滤网后引出，主要有两个用户，一路经过经过开冷泵升压，供主机冷却器使用，另一路直接供闭冷水冷却器。一期为了在凝汽器故障情况下不影响汽轮机润滑油的冷却，在外圈循环水供凝汽器蝶阀前引出一路，经滤网去开冷泵，回水至外圈循环水回水管道。

2、管道防腐蚀设计

1）为了防止海水腐蚀系统内部，要求有抗海水腐蚀及承受一定的工作压力（P=1．OMPa）的要求，根据上述工作环境和 技术要求，管道选用10CrMoAl防腐钢材，该钢管属于耐海水腐蚀的特殊用低合金高强度钢的类型。钢材中的Al离子与空气中的氧，化学反应生成AL2O3，从而形成保护膜，即防腐又耐蚀。Cr、Mo离子在海水中能自动补充C1-对钢材点腐蚀形成的空隙，形成致密保护层，阻止点腐蚀向纵深发展。

2）10CrMoAl钢材耐海水能力强，经测试在海水含C1-的质量分数高达0.026，含沙的质量分数达3.733X 10“的条件下可长时间运行，在海水状态下使用20号钢管必须1-2年更换1次，而10CrMoAl管至少可以使用8-10年以上。

普通钢材管道焊缝处

普通钢材弯头底部腐蚀情况

3）对于这种钢焊接的主要问题是容易产生裂纹，其次是热影响区性能发生变化。一些低合金高强度钢，当碳量C.≤0．4％时，焊接时基本无淬硬倾向，焊接性良好，不须采取预热和严格控制焊接线能量等措施；当0．4鬈0．5％时，淬硬倾向显著，冷裂纹倾向随之增加。为了避免冷裂纹，要求采取严格的工艺措施，如预热、控制线能量和焊后热处理等。因此对 1OCrMoAI耐海水腐蚀管道需要采用合理的焊接工艺，选择优秀的焊工，同时要求具有良好的施工技术管理和全方位的施工过程控制。

3、管材和焊接材料的技术要求

1）1OCrMoAl管主要规格从中20mm～ 1500mm各种管径。其化学成分如下所示：

碳（C）：≤0.12；锰（Mn）：0.35～0.65；镍（Ni）：≤0.030；硅（Si）：0.20～0.50；磷（p）：≤0.025；硫（S）：≤0.025；铬（Cr）：0.80～1.20；铜（Cu）：≤0.030；钼（Mo）：0.20～0.3；铝（Al）：0.40～0.80

10CrMoAl力学性能：

抗拉强度（MPa）：≥490；屈服强度（MPa）：≥323；伸长率（%）：≥17

根据1OCrMoAl$~管化学成分分析，加入 的Ho、A]等元素具有细化晶粒，改善焊缝 的凝固结晶组织。计算1OCrMoAl材料的碳当量：C =C+Mn／6+（Cr+Mo+V）／5+（Ni+Cu）／15（％）= 0．453根据计算结果，说明该钢材 型号的淬硬倾向不明显，焊接性能尚可，焊接时一般不需要预热及焊后不作热处理。

2）焊接材料

按照焊接工艺评定管理规定，焊接材料和工艺方法，施工前必须进行焊接工艺评定。因此，1OCrMoAl耐海水腐蚀管道的焊接工艺评定执行GB50236—98标准。该焊接工艺评定焊接记录包括所有焊接参数，评定进行拉伸、弯曲试验，x&t线检测，焊缝金属成分分析。手工电弧焊焊接选用的焊条为专用焊条H03，C0气体保护焊焊接工艺评定，选用CHW一55B2焊丝。

4、10CrMoAl焊接工艺

4．1焊材管理焊材的正确使用是保证 10CrMoAl管道的焊接质量的前提。必须建立严格的保管、烘干、发放和回收制度，进行焊材入库到回收全过程追踪，保证在整个施工过程中始终处于受控状态。

4．2管材下料和坡口加工管材下料按施 工管道布置统一 排料，同时考虑管道坡度及 焊道组对的要求。管道切割必须采用机械方法，不允许用等离子切割、气割、碳弧气创加工。管道焊接坡口形式如图l所示。

4．3焊接组对和定位焊接（如图2、图3）

组对前，对坡口尺寸进行核查，并用丙酮清洁坡口及其附近区域，去除油脂。焊接 接头定位焊采用手工电弧焊，焊接工艺与正式焊接工艺相同。定位焊缝必须完全焊透，熔合良好、无气孔等缺陷。焊缝应平滑过渡到 母材，并将焊缝两端打磨成斜坡状。正式焊接时，起焊点在两定位焊缝之间。组对时尽可能不使用直接焊接在母材上的卡具，以免损伤母材。焊接在母材上的卡具必须用同类型耐海水腐蚀材料，不允许使用碳钢、合金钢等材料卡具。卡具的拆除应采用砂轮打磨方法，不得用敲打、掰扭等方法。

4．4焊接技术要求 10CrMoAl管道应尽可能减小线能量输入，减轻焊接接头的敏化程度，从而可以提供耐腐蚀性。因此须采用多层多道焊接工艺，采用小线能量、短电弧、底层不摆动盖面层作小摆动的焊接方法。多层焊时，每焊完一层焊缝必须彻底打磨清渣，并经质量检验合格后方可进行下一道焊接。多层焊的层间接头应错开，并严格控制层间温度，层间温度应控制在 l00-15O。c左右。焊接过程中应注意清洁保护。CO气体保护焊接前，用丙酮对焊丝 行清洗擦拭，去除油脂和其它杂质，防止渗碳。焊接过 程中一次未用完的焊丝部氧化烧损部位禁止熔入焊缝，必须先剪去或打磨去除，方可应用于焊接。

4．5焊接检验与结论最终焊接后进行外观检查、现场超声波或射线探伤检测。经无损检测不合格的焊缝必须清除缺陷进行 返 修处理。缺陷清除采用打磨的方法，修整后适合补焊的形状。同一部位的返修次数不 应超过二次，若超次返修，应分析原因，制定返修措施并经技术负责人批准后进行

5、结束语

针对开冷水管道抗海水腐蚀问题，通过对原设计分析和对10CrMoAl钢材的焊接工艺分析及其使用寿命论证，管道至少可以使用8-10年。管道的强度和抗腐蚀性能都能满足生产要求。10CrMoAl材料具有耐海水腐蚀性强、焊接性能好等优点，是沿海电厂、沿海油田、沿海天然气及石化厂输送水、油气及含海水介质的最理想的管路及加工件制作材料。

参考文献：

[1]DL/T 869-2004《火力发电厂焊接技术规程》

[2]ASME B31.1（95版）新型耐热钢焊接技术 中国电力出版社

[3]DL 438-2000《火力发电厂金属技术监督规程》

[4]DL/T 868-2004《焊接工艺评定规程》

论文作者:窦学民,于长江

论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期

论文发表时间:2020/4/30