主蒸汽濾網三通角焊縫現(xiàn)場修復焊接及熱處理工藝研究與應用

高如云　李成

摘 要：濾網三通是電站主蒸汽系統(tǒng)中的關鍵設備之一，其體積大、結構不對稱等造成了對其進行修復的難度較大。本文通過對電廠主蒸汽濾網三通角焊縫現(xiàn)場處理的研究和實踐，初步探索對于電站這種異型結構現(xiàn)場進行焊接、熱處理修復的方法和思路。實踐證明，對于這種異型結構的熱處理應充分考慮熱處理造成的結構溫度場分布不均勻，熱處理應力大等問題，因此在進行工藝設計中應充分考慮熱處理功率、升溫速度等因素。

關鍵詞：異型結構 檢修 熱處理 計算模擬

中圖分類號：TU998 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

隨著我國超臨界、超超臨界機組的廣泛推廣使用，我們對一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越來越多，同時在電站使用過程中也發(fā)現(xiàn)這些材料的一些問題，需要在電廠檢修期間解決。

某電廠主蒸汽管道系統(tǒng)采用SA335-P91材質，主蒸汽工作溫度548 ℃，設計壓力17.46 MPa。2008年檢修中發(fā)現(xiàn)汽機房主蒸汽系統(tǒng)濾網三通（材料為SA335-P91）連接的疏水管（材料為10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值為119 HB。為保證電站安全運行同時考慮到檢修工期，電廠方要求進行現(xiàn)場更換疏水管為SA335-P91材料，部件結構尺寸見圖1。

本次焊接、熱處理的技術難點：（1）與接管相連的是一個體積和質量非常大的三通，因此熱處理所需要的加熱功率要余量充分，否則達不到熱處理的效果。（2）材料為SA335-P91，同時加上環(huán)境溫度較低，對其焊接和熱處理的要求很高。（3）三通本體的結構不對稱，造成熱處理加熱器布置的困難，熱源分布不均勻。（4）三通本體材料經過多年運行使用后硬度均有所下降（最低硬度達到193 HB），應防止母材硬度下降至低于標準要求的180 HB下限。（5）網三通在使用過程中對密封性的要求很高，處理不當將會造成濾網三通變形、密封不嚴直接造成設備無法使用的后果。

經過分析現(xiàn)場處理的技術問題，解決的關鍵點就集中在了如何控制熱處理過程中的溫度場分布的問題上，主要應解決以下問題：（1）加熱功率余量充足，滿足角焊縫的處理要求。（2）角焊縫金屬溫度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向溫差小于10 ℃。（4）三通軸向溫度梯度合理。

1 工藝計算

1.1 加熱功率選擇及分配

2 焊接修復與熱處理過程

2.1 主要參數(shù)控制

（1）預熱溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃；手工電弧焊：230 ℃

（2）焊接參數(shù)。

（3）層道間溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃～220 ℃；手工電弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后熱處理。

熱處理設備：DWK-C-360 KW

馬氏體轉變溫度：90 ℃～100 ℃；馬氏體轉變時間1.5 h；

升降溫速度：馬氏體轉變后的升降溫速度為75 ℃/h；

焊縫最終高溫回火溫度：760 ℃，恒溫時間6 h。

2.2 熱處理過程分析

（1）加熱功率余量較充分，角焊縫溫度的升溫過程能夠按照工藝設計進行。

（2）熱處理過程中內外壁溫差最大值出現(xiàn)在升溫至349 ℃處，ΔTc=21 ℃。當達到恒溫階段時，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。內外壁溫差在熱處理過程中符合工藝設計要求。

3 處理結果

（1）所有角焊縫熱處理后的硬度均低于270 HB。

（2）熱處理后三通母材硬度未發(fā)生明顯的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）熱處理后濾網三通密封面變形最大處為0.05 mm，未對設備的使用造成影響。

4 結語

電站在生產檢修過程中會遇到一些尺寸較大、結構不對稱以及受工件形狀影響而無法正常布置加熱器等異型結構焊縫的返修。對于這些焊縫的處理，在條件許可的情況下應盡量安排返廠（制造廠）進行整體熱處理。當受到各種因素影響，需要在現(xiàn)場進行處理時，應根據(jù)工件的實際情況進行科學合理的工藝設計。本次處理過程中主要從以下幾個方面著手，以供參考。

（1）加熱功率余量應充分，加熱功率分配應合理。

（2）升溫速度的選擇應充分考慮工件的結構特點，避免由于熱處理對工件造成較大的熱應力。

（3）施工過程應嚴格按照制定的工藝文件執(zhí)行，特別是對于熱電偶的布置、加熱片的固定等，必要時應設置合理的工裝輔助進行固定。

參考文獻

[1] 瓦盧瑞克·曼內斯曼鋼管公司[Z].T/P91手冊，2001.

[2] 姜求遠，王金瑞.火力發(fā)電廠金屬材料手冊[M].中國電力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint

摘 要：濾網三通是電站主蒸汽系統(tǒng)中的關鍵設備之一，其體積大、結構不對稱等造成了對其進行修復的難度較大。本文通過對電廠主蒸汽濾網三通角焊縫現(xiàn)場處理的研究和實踐，初步探索對于電站這種異型結構現(xiàn)場進行焊接、熱處理修復的方法和思路。實踐證明，對于這種異型結構的熱處理應充分考慮熱處理造成的結構溫度場分布不均勻，熱處理應力大等問題，因此在進行工藝設計中應充分考慮熱處理功率、升溫速度等因素。

關鍵詞：異型結構 檢修 熱處理 計算模擬

中圖分類號：TU998 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

隨著我國超臨界、超超臨界機組的廣泛推廣使用，我們對一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越來越多，同時在電站使用過程中也發(fā)現(xiàn)這些材料的一些問題，需要在電廠檢修期間解決。

某電廠主蒸汽管道系統(tǒng)采用SA335-P91材質，主蒸汽工作溫度548 ℃，設計壓力17.46 MPa。2008年檢修中發(fā)現(xiàn)汽機房主蒸汽系統(tǒng)濾網三通（材料為SA335-P91）連接的疏水管（材料為10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值為119 HB。為保證電站安全運行同時考慮到檢修工期，電廠方要求進行現(xiàn)場更換疏水管為SA335-P91材料，部件結構尺寸見圖1。

本次焊接、熱處理的技術難點：（1）與接管相連的是一個體積和質量非常大的三通，因此熱處理所需要的加熱功率要余量充分，否則達不到熱處理的效果。（2）材料為SA335-P91，同時加上環(huán)境溫度較低，對其焊接和熱處理的要求很高。（3）三通本體的結構不對稱，造成熱處理加熱器布置的困難，熱源分布不均勻。（4）三通本體材料經過多年運行使用后硬度均有所下降（最低硬度達到193 HB），應防止母材硬度下降至低于標準要求的180 HB下限。（5）網三通在使用過程中對密封性的要求很高，處理不當將會造成濾網三通變形、密封不嚴直接造成設備無法使用的后果。

經過分析現(xiàn)場處理的技術問題，解決的關鍵點就集中在了如何控制熱處理過程中的溫度場分布的問題上，主要應解決以下問題：（1）加熱功率余量充足，滿足角焊縫的處理要求。（2）角焊縫金屬溫度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向溫差小于10 ℃。（4）三通軸向溫度梯度合理。

1 工藝計算

1.1 加熱功率選擇及分配

2 焊接修復與熱處理過程

2.1 主要參數(shù)控制

（1）預熱溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃；手工電弧焊：230 ℃

（2）焊接參數(shù)。

（3）層道間溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃～220 ℃；手工電弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后熱處理。

熱處理設備：DWK-C-360 KW

馬氏體轉變溫度：90 ℃～100 ℃；馬氏體轉變時間1.5 h；

升降溫速度：馬氏體轉變后的升降溫速度為75 ℃/h；

焊縫最終高溫回火溫度：760 ℃，恒溫時間6 h。

2.2 熱處理過程分析

（1）加熱功率余量較充分，角焊縫溫度的升溫過程能夠按照工藝設計進行。

（2）熱處理過程中內外壁溫差最大值出現(xiàn)在升溫至349 ℃處，ΔTc=21 ℃。當達到恒溫階段時，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。內外壁溫差在熱處理過程中符合工藝設計要求。

3 處理結果

（1）所有角焊縫熱處理后的硬度均低于270 HB。

（2）熱處理后三通母材硬度未發(fā)生明顯的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）熱處理后濾網三通密封面變形最大處為0.05 mm，未對設備的使用造成影響。

4 結語

電站在生產檢修過程中會遇到一些尺寸較大、結構不對稱以及受工件形狀影響而無法正常布置加熱器等異型結構焊縫的返修。對于這些焊縫的處理，在條件許可的情況下應盡量安排返廠（制造廠）進行整體熱處理。當受到各種因素影響，需要在現(xiàn)場進行處理時，應根據(jù)工件的實際情況進行科學合理的工藝設計。本次處理過程中主要從以下幾個方面著手，以供參考。

（1）加熱功率余量應充分，加熱功率分配應合理。

（2）升溫速度的選擇應充分考慮工件的結構特點，避免由于熱處理對工件造成較大的熱應力。

（3）施工過程應嚴格按照制定的工藝文件執(zhí)行，特別是對于熱電偶的布置、加熱片的固定等，必要時應設置合理的工裝輔助進行固定。

參考文獻

[1] 瓦盧瑞克·曼內斯曼鋼管公司[Z].T/P91手冊，2001.

[2] 姜求遠，王金瑞.火力發(fā)電廠金屬材料手冊[M].中國電力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint

摘 要：濾網三通是電站主蒸汽系統(tǒng)中的關鍵設備之一，其體積大、結構不對稱等造成了對其進行修復的難度較大。本文通過對電廠主蒸汽濾網三通角焊縫現(xiàn)場處理的研究和實踐，初步探索對于電站這種異型結構現(xiàn)場進行焊接、熱處理修復的方法和思路。實踐證明，對于這種異型結構的熱處理應充分考慮熱處理造成的結構溫度場分布不均勻，熱處理應力大等問題，因此在進行工藝設計中應充分考慮熱處理功率、升溫速度等因素。

關鍵詞：異型結構 檢修 熱處理 計算模擬

中圖分類號：TU998 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

隨著我國超臨界、超超臨界機組的廣泛推廣使用，我們對一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越來越多，同時在電站使用過程中也發(fā)現(xiàn)這些材料的一些問題，需要在電廠檢修期間解決。

某電廠主蒸汽管道系統(tǒng)采用SA335-P91材質，主蒸汽工作溫度548 ℃，設計壓力17.46 MPa。2008年檢修中發(fā)現(xiàn)汽機房主蒸汽系統(tǒng)濾網三通（材料為SA335-P91）連接的疏水管（材料為10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值為119 HB。為保證電站安全運行同時考慮到檢修工期，電廠方要求進行現(xiàn)場更換疏水管為SA335-P91材料，部件結構尺寸見圖1。

本次焊接、熱處理的技術難點：（1）與接管相連的是一個體積和質量非常大的三通，因此熱處理所需要的加熱功率要余量充分，否則達不到熱處理的效果。（2）材料為SA335-P91，同時加上環(huán)境溫度較低，對其焊接和熱處理的要求很高。（3）三通本體的結構不對稱，造成熱處理加熱器布置的困難，熱源分布不均勻。（4）三通本體材料經過多年運行使用后硬度均有所下降（最低硬度達到193 HB），應防止母材硬度下降至低于標準要求的180 HB下限。（5）網三通在使用過程中對密封性的要求很高，處理不當將會造成濾網三通變形、密封不嚴直接造成設備無法使用的后果。

經過分析現(xiàn)場處理的技術問題，解決的關鍵點就集中在了如何控制熱處理過程中的溫度場分布的問題上，主要應解決以下問題：（1）加熱功率余量充足，滿足角焊縫的處理要求。（2）角焊縫金屬溫度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向溫差小于10 ℃。（4）三通軸向溫度梯度合理。

1 工藝計算

1.1 加熱功率選擇及分配

2 焊接修復與熱處理過程

2.1 主要參數(shù)控制

（1）預熱溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃；手工電弧焊：230 ℃

（2）焊接參數(shù)。

（3）層道間溫度。

鎢極氬弧焊：180 ℃～220 ℃；手工電弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后熱處理。

熱處理設備：DWK-C-360 KW

馬氏體轉變溫度：90 ℃～100 ℃；馬氏體轉變時間1.5 h；

升降溫速度：馬氏體轉變后的升降溫速度為75 ℃/h；

焊縫最終高溫回火溫度：760 ℃，恒溫時間6 h。

2.2 熱處理過程分析

（1）加熱功率余量較充分，角焊縫溫度的升溫過程能夠按照工藝設計進行。

（2）熱處理過程中內外壁溫差最大值出現(xiàn)在升溫至349 ℃處，ΔTc=21 ℃。當達到恒溫階段時，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。內外壁溫差在熱處理過程中符合工藝設計要求。

3 處理結果

（1）所有角焊縫熱處理后的硬度均低于270 HB。

（2）熱處理后三通母材硬度未發(fā)生明顯的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）熱處理后濾網三通密封面變形最大處為0.05 mm，未對設備的使用造成影響。

4 結語

電站在生產檢修過程中會遇到一些尺寸較大、結構不對稱以及受工件形狀影響而無法正常布置加熱器等異型結構焊縫的返修。對于這些焊縫的處理，在條件許可的情況下應盡量安排返廠（制造廠）進行整體熱處理。當受到各種因素影響，需要在現(xiàn)場進行處理時，應根據(jù)工件的實際情況進行科學合理的工藝設計。本次處理過程中主要從以下幾個方面著手，以供參考。

（1）加熱功率余量應充分，加熱功率分配應合理。

（2）升溫速度的選擇應充分考慮工件的結構特點，避免由于熱處理對工件造成較大的熱應力。

（3）施工過程應嚴格按照制定的工藝文件執(zhí)行，特別是對于熱電偶的布置、加熱片的固定等，必要時應設置合理的工裝輔助進行固定。

參考文獻

[1] 瓦盧瑞克·曼內斯曼鋼管公司[Z].T/P91手冊，2001.

[2] 姜求遠，王金瑞.火力發(fā)電廠金屬材料手冊[M].中國電力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint