（神华国能哈密电厂 新疆维吾尔自治区哈密市 839000）
摘要：神华国能哈密电厂锅炉汽水系统中间点温度在机组运行中不能反映出机组实际工况温度，从而影响了汽水系统给水自动调节的准确性，造成汽水系统给水自动调节动作延迟不准，通过与上海锅炉厂沟通以及在相同类型设备电厂调研，建议在汽水分离器位置增设中间点温度测点，以解决汽水系统给水自动调节不准的问题
关键词：温度测点；焊接性能；焊接工艺
前言
神华国能哈密电厂锅炉SG-2236/25.4-M6007型系上海锅炉厂有限公司生产，为超临界变压直流炉、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、紧身封闭布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构塔式锅炉。锅炉设计初期因汽水系统中间温度点选择不当，不能实际反映机组运行工况，建议在汽水分离器出口位置加装温度测点，从而更好的控制锅炉给水的自动调节，解决锅炉汽水系统调节不准的问题。
1项目概况
神华国能哈密电厂共装有4台上海锅炉厂SG-2236/25.4-M6007型锅炉，于2015年7月实现4台机组投产运行，每台锅炉设有4个汽水分离器，共需加装温度测点共24个。加装部位为汽水分离器至一级过热器分配集箱连接管道，该部位规格为Φ356×45 mm，材质12Cr1MoVG；热电偶接管座规格为Φ60 mm，材质12Cr1MoV。施工过程严格按照DL/T869-2012《火力发电厂焊接技术规程》以及DL/T819-2010《火力发电厂焊接热处理技术规程》要求进行操作。
2 材料分析
12Cr1MoV钢属于珠光体热强钢。该种钢在580℃时仍具有较高的热强性和抗氧化性能，并具有高的持久塑性。适用于作为壁温≤570℃的锅炉受热面管子；壁温≤555℃的锅炉集箱和蒸汽管道等。12Cr1MoV钢化学成分见表1，其常温下力学性能见表2，12Cr1MoV钢同种钢之间焊接所选用的用焊条、焊丝化学成分见表3。
3材料的焊接性能
12Cr1MoV钢已广泛使用于国内高参数、大容量机组的锅炉受热面、集箱、连接管道等，因此其焊接性能的优劣尤为重要，直接影响到机组的安全运行。通常通过对材料碳当量的计算来判断材料的焊接性能：
Ceq（碳当量）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Cu+Ni）/15
=0.12+0.55/6+（1.0+0.3+0.23）/5=0.12+0.092+0.306=0.52
碳当量越高，钢材的淬硬倾向越严重，热影响区冷裂倾向越大，其焊接性能也就越差。根据长期经验总结，当碳当量小于0.4%时，钢材的焊接性能良好，焊接前不需要对母材进行预热；当碳当量为0.4%～0.6%时，钢材的焊接性能稍差，焊接前需要对母材适当预热；当碳当量大于0.6%时，钢材的焊接性能较差，焊接前需要比较高的温度对母材进行预热，不但要保证母材预热温度均匀，并且要严格控制焊接工艺措施，焊后缓冷并及时进行焊后热处理，否则焊接接头部位可能产生裂纹。
从以上计算结果可以看出，12Cr1MoV钢的碳当量偏高，其焊接性能稍差，焊接时需要进行适当的预热和焊后热处理才能够保证焊接接头质量。
4焊接工艺
4.1 焊接方法选择
热电偶接管座的焊接应采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接，采用手工焊条电弧焊进行填充焊接及盖面焊接。
4.2坡口尺寸选择
坡口型式应选用单面V形坡口，坡口型式见图1。严格采用机械方法加工，保证钝边尺寸和对口坡口间隙，保证根部焊接质量。连接管道上的开孔要严格采用机械方法加工，避免杂物落入管道内部。
图1
4.3 焊接材料选择
手工钨极氩弧焊选用：PP-R31焊丝，焊丝直径为φ2.4mm，氩气纯度不低于99.9%
手工焊条电弧焊选用：PP-R317（E5515-B2-V）焊条，直径为φ3.2mm。
4.4 焊接准备
4.4.1焊前准备
1）焊前将母材坡口内外各20～30mm范围打磨干净，至露出金属光泽，确保没有漆、锈、油、水等有害物质。
2）焊接材料使用前应对焊接材料的材质进行抽查确认。
3）氩弧焊用焊丝表面不得有油、锈等污物。焊条电弧焊所使用的焊条，在焊接操作前必须经过350～400℃烘干，恒温1～2h，使用时存放在120℃保温筒内，随用随取，保证焊条不能受潮。
4）检查汽水系统阀门，应全部关闭，确保管道内没有较强气流影响焊接质量。
5）将待焊管座点固，严格控制对口错边量不得大于0.3mm，点固所用的焊材以及及焊接参数应与正式施焊相同。
4.4.2焊前预热
焊前预热是防止珠光体耐热钢出现冷裂纹的重要措施。较好的预热可以有效减慢焊缝和热影响区的冷却速度，有效降低焊接淬硬组织发生的概率，有益于焊缝中氢气的逸出，可以有效防止焊接裂纹的产生。由于 12Cr1MoV钢的碳当量较高，所以打底焊接时选择预热温度为150～200℃，填充及盖面焊接时预热温度为200～300℃，以250℃为宜。预热区域应以母管开孔部位为中心，加热宽度不小于母材厚度的三倍，且单侧不小于100mm，应充分恒温确保母材预热温度均匀后方可施焊。在整个焊接过程中，应保持层间温度不低于预热温度。
4.5 焊接
4.5.1焊接参数选择
12Cr1MoV钢焊接时，应采用较小的焊接线能量，采用多层多道焊，以减小焊接残余应力，减少焊接过热区宽度，细化晶粒，提高焊缝金属的抗裂性能。焊接参数见表4。
表4 焊接工艺参数
4.5.2焊接操作
12Cr1MoV钢的焊接，不但要严格控制焊接工艺参数和层间温度，而且焊工操作手法对焊接接头质量有着至关重要的影响。
1）氩弧焊打底焊。焊接时应采用短弧焊接，使焊枪与焊缝垂直，保证氩气对熔池的保护。焊枪和焊丝作横向摆动且两边稍作停留，保证坡口根部熔透。同时，必须控制好熔池温度防止熔池温度过高产生焊穿、焊瘤等缺陷。在接头焊接时，要将弧坑打磨干净，将弧坑处的收弧裂纹和气孔等焊接缺陷清除，然后在母材坡口处引弧继续焊接。打底焊层厚度应不小于3mm。
2）焊条电弧焊填充焊。焊条垂直于焊缝并采用短弧施焊，采用较小得焊接线能量。如果焊接电弧过长，会出现电弧燃烧不稳、熔深不足、熔化金属飞溅大及合金元素烧损加剧等问题，并且容易产生咬边、未焊透等焊接缺陷，同时空气中的N2、O2等有害气体容易进入熔池，在焊缝金属中形成气孔缺陷。焊接时焊条可作横向摆动，在坡口两侧稍作停留，收弧时采用回焊法将弧坑填满，以免产生弧坑裂纹。每焊完一层应彻底清理焊渣，若发现有气孔等焊接缺陷时，用便携式砂轮机将缺陷消除掉。各道焊接接头应错开布置，不得有重叠。单层焊道宽度应小于焊条焊芯的3倍，单层焊道厚度应小于5mm。
3）焊条电弧焊盖面焊。焊接电流较填充焊接电流适当减小，保证合适的焊条角度，采用窄道焊接、运条均匀，避免坡口边缘产生咬边缺陷。焊脚尺寸以控制在10～12mm为宜，焊脚尺寸差小于2mm，避免在角焊缝中产生应力集中。
4）焊接过程中，焊工要时刻注意母材预热温度、焊接层间温度应符合要求。焊道表露缺陷要及时消除。
5焊后热处理
12Cr1MoV珠光体耐热钢的焊接接头，焊后需进行高温回火处理，从而消除或减少焊接接头区域出现的淬硬组织，增加焊接接头的塑性和韧性，减少焊接残余应力，同时有利于扩散氢的逸出，减少冷裂纹产生。所以，焊接结束后应立即进行高温回火处理。如因特殊原因不能及时进行焊后热处理工作，则应进行后热处理。后热处理工艺为：加热温度300℃～400℃，保温2～4小时。后热的加热宽度应不小于预热时的加热宽度。
6焊接检验
焊接质量的检查和检验实行三级检查验收制度，采用焊工自检与专业检验项结合的方法。焊接完成后，焊工应根据图纸要求对焊接部件进行宏观的尺寸检查和焊缝表面成型检查。待热处理工作完成24小时后，进行最终尺寸检查。由专人对焊缝材质进行光谱分析，并对焊接接头范围进行硬度、超声波检测、磁粉检测、金相检验。
对于存在超标缺陷的焊接接头，应查明焊接接头不合格的产生原因，进行原因分析同时提出返修措施。表露的缺陷可以采用机械打磨的方法消除。需要补焊消除的缺陷，可以采用挖补的方法，用机械法挖除缺陷，然后补焊，并重新进行热处理。挖补处理不应超过两次。返修后的焊接接头还应按照原检验方法重新进行检验。
对于经硬度检验或金相检验不合格的焊接接头，经分析为热处理工艺控制不当造成应重新热处理。因加热温度过高导致焊接接头过热或因焊接工艺控制不当导致焊接接头硬度过高，应割掉重新进行焊接。
对于经光谱分析不合格的焊缝，应重新确认焊接材料，并割除重新焊接。
7结论
通过严格控制12Cr1MoV钢的焊接及热处理工艺，顺利完成了汽水分离器出口24个温度测点的加装工作，并获得了较好的焊接接头质量。
参考文献：
[1]叶剑文，谢美琼.12Cr1MoV钢珠光体耐热钢管焊接工艺.
[2]DL/T869-2012.火力发电厂焊接技术规程.
[3]DL/T819-2010.火力发电厂焊接热处理技术规程.
论文作者:史海涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/17
标签：焊条论文; 温度论文; 汽水论文; 当量论文; 锅炉论文; 缺陷论文; 电弧论文; 《电力设备》2017年第20期论文;