上海電力安裝第一工程公司 （200090） 馬佳龍

（10)金相試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

腐蝕液為王水（硝基鹽酸），放大倍數(shù)為500倍，焊縫金相組織均為細(xì)晶奧氏體。

圖1

通過上述對不同廠家的兩種焊接材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)作比較。從焊接工藝評定可以得出結(jié)論：在施焊技術(shù)相同的條件下，試驗(yàn)結(jié)果全部合格，其抗拉強(qiáng)度的次序?yàn)門HERMAN IT617焊絲高于NITTETSU YT—304H焊絲。

5. 工程應(yīng)用實(shí)例

（1）某工程建設(shè)規(guī)模為2×1000MW超超臨界機(jī)組，鍋爐為德國引進(jìn)技術(shù)國內(nèi)制造，鍋爐型式為：塔式，超超臨界壓力。 過熱器出口壓力28MPa，過熱器出口溫度602℃，再熱器出口溫度603℃。由于機(jī)組工作參數(shù)的提高，特別是蒸汽溫度的提高，鍋爐廠大量選用了新型細(xì)晶奧氏體鋼SA213—Super304H的管子，其在鍋爐島焊口主要分布情況如表11所示。

表11

鍋爐安裝過程中的二級過熱器、三級過熱器、二級再熱器遇到奧氏體鋼SA213—Super304H的管子，合計焊口為8168道，當(dāng)時全部選用日本產(chǎn)的日鐵住金溶接工業(yè)株式會社的 NITTETSU—YT—304H焊絲（鍋爐制造廠提供對應(yīng)SA213—Super304H匹配的焊接材料）。安裝過程中所選用的焊接方法、焊接工藝、焊接參數(shù)全部參照工藝評定的相關(guān)數(shù)據(jù)。機(jī)組于2007年12月17日并網(wǎng)發(fā)電至今，未發(fā)生過因焊接造成的質(zhì)量問題。

（2）某工程建設(shè)規(guī)模為2×660MW超超臨界機(jī)組， 由于機(jī)組工作參數(shù)的提高，特別是蒸汽溫度的提高，因此鍋爐廠大量選用了新型細(xì)晶奧氏體鋼SA213—Super304H的管子，其在鍋爐島焊口主要分布情況如表12所示。

從表12中可以看到，SA213—Super304H奧氏體鋼合計焊口為1630道，施工期間，由于焊接材料的采購供應(yīng)問題，故在后屏過熱器、蒸汽冷卻定位管的一部分SA213—S304H奧氏體不銹鋼管子選用了THERMANIT617焊接材料?，F(xiàn)場焊接焊口共53道。下面就材料代用過程中現(xiàn)場焊接要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

現(xiàn)場焊接要點(diǎn)：①奧氏體鋼的焊接性能良好，無冷裂傾向，焊接不需要預(yù)熱。可是這種Cr、Ni純奧氏體鋼在焊接過程中有熱裂傾向，因此應(yīng)注意控制焊接熱輸入及層間溫度。②采用手工鎢極氬弧焊（GTAW）方法以及確保層間溫度低的短焊道和間斷焊措施。在焊接過程中，層間溫度一般應(yīng)控制≤150℃，焊接過程中要求對所焊的焊縫進(jìn)行層間水冷。③為防止高溫區(qū)合金元素的氧化，在整個焊接過程中背面必須充氬氣或混合氣體N2（88%）+H2（12%）進(jìn)行保護(hù)，防止根部焊縫和母材過燒，以獲得良好的根部焊縫成形和符合要求的力學(xué)性能。坡口形式如圖2所示。

表12

圖2

在焊接過程中，層間溫度必須控制在≤150℃，焊接過程中要求對所焊的焊縫進(jìn)行層間水冷，用氯離子濃度＜0.2mg/L的電廠化學(xué)除鹽水或純凈水來冷卻焊縫。水冷方式可以采用將海綿浸透水之后在焊縫表面進(jìn)行擦拭，待焊縫表面的溫度冷卻至室溫后方可進(jìn)行次層的焊接。

要點(diǎn)一：SA213—Super304H鋼液較粘，如用常規(guī)的加絲法無法保證根部焊縫的成形，焊接時容易出現(xiàn)根部焊縫以及焊縫層間未熔合等缺陷，因此打底焊時必須采用內(nèi)加焊絲法。

要點(diǎn)二：如果間隙過大，易造成焊縫溫度過高，從而產(chǎn)生“燒枯”現(xiàn)象，仰焊位置根部內(nèi)凹，以及平焊位置出現(xiàn)焊瘤等缺陷。

后屏過熱器、蒸汽冷卻定位管焊口材質(zhì)為SA213-S304H，規(guī)格為φ47mm×6mm，采用鎢極氬弧焊（GTAW），焊接參數(shù)如表13所示。

表13 焊接參數(shù)

目前對于內(nèi)充保護(hù)氣體的種類有兩種：一種是氬氣，另一種充氮?dú)浠旌蠚獗Ｗo(hù)?，F(xiàn)場選擇內(nèi)部充氮?dú)浠旌蠚怏w——N2（88%）+H2（12%）進(jìn)行保護(hù)，因?yàn)檫\(yùn)用混合氣能用打火機(jī)在焊口處點(diǎn)火，直接可觀察火焰大小來判定保護(hù)情況，而充氬氣則無法判斷，只能依靠經(jīng)驗(yàn)來判定。焊縫根部充混合氣體進(jìn)行保護(hù)有兩套方案。

圖3 近距離充氣法

第一套方案：近距離充氣法，如圖3所示。對口前在焊口兩端的管子內(nèi)塞入水溶紙，程度為緊密，塞入深度為200～250mm。在混合氣體皮管上接一個帶閥門的不銹鋼扁管（可以用φ4mm×0.5mm不銹鋼管子制作），其管口制作成厚度2mm左右，并在長度方向呈楔形，將不銹鋼扁管塞入焊口的對口間隙，并在焊口根部卡住固定。氬弧焊打底，用耐高溫鋁箔紙封堵其余位置，使混合氣體集中流向焊接處，達(dá)到良好的保護(hù)效果。

第二套方案：根據(jù)管排、集箱管焊口接頭位置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用遠(yuǎn)距離充氣法，便于進(jìn)行焊縫根部充氮?dú)浠旌蠚怏w保護(hù)，如圖4所示的A、B焊口。焊接B焊口時，可從A焊口位置的單根管末端進(jìn)行充氣，將混合氣體橡膠軟管一直沿管子往下塞至管子彎頭處，并且在A焊口開口的位置用水溶紙或橡膠墊堵塞加以密封，以防止氣體漏出影響保護(hù)效果。

圖4 遠(yuǎn)距離充氣法

待B焊口焊接完成后再進(jìn)行A焊口焊接，此時A焊口的充氣方法只有采用從集箱內(nèi)部對其進(jìn)行，經(jīng)過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)從集箱的管座內(nèi)進(jìn)行充氣是最理想的。

通過對兩種方案的比較，第二套方案焊口在氬弧焊打底后焊縫根部背面經(jīng)目視檢查呈銀白色，說明混合氣體保護(hù)效果良好，說明該方法更適宜用于現(xiàn)場焊接SA213—Super304H奧氏體不銹鋼小口徑管子。通過實(shí)際生產(chǎn)證明，焊接SA213—Super304H管子的關(guān)鍵是氬弧焊打底，而要獲得合格根部焊縫的要點(diǎn)就是焊縫背面必須處于混合氣體的良好、穩(wěn)定的保護(hù)下，只有做到了這一點(diǎn)，才談得上獲得質(zhì)量優(yōu)良的焊縫。

通過代用德國THERMANIT617焊絲用于2×660MW超超臨界機(jī)組實(shí)際工程中，同時采用合理的焊接方法及工藝，可以取得與日產(chǎn)NITTETSU YT—304H焊絲相同的結(jié)果。機(jī)組于2009年6月投入運(yùn)行至今,無焊接材料選用不當(dāng)而造成質(zhì)量事故。

6. 結(jié)語

（1）新型奧氏體不銹鋼采用小電流、快速焊的焊接參數(shù)，采用短焊道、窄道焊縫的操作方法，減少熱輸入量 。

（2）為了防止焊縫發(fā)生高溫裂紋，可采用GTAW焊接工藝，對小口徑管壁δ≤10mm的管子采用全氬弧焊焊接。用氯離子濃度小于0.2mg/L的電廠化學(xué)除鹽水或純凈水來冷卻焊縫。

（3）嚴(yán)格控制對口間隙，為內(nèi)加絲焊創(chuàng)造良好的焊接條件。特別是鈍邊厚度應(yīng)控制在1mm左右，降低焊工手工操作的難度，確保焊縫根部熔合良好。

（4）選用混合氣體的充氣方法，根層封底的質(zhì)量取決于混合氣體保護(hù)效果?；旌蠚怏w——N2（88%）+H2（12%）的密度比空氣要小得多，現(xiàn)場焊接時必須對施焊場所搭棚，采取擋風(fēng)措施，以免影響混合氣體在焊縫根部的保護(hù)效果。

（5）在施焊技術(shù)相同的條件下，從兩種焊接材料拉伸的結(jié)果判斷，其抗拉強(qiáng)度為THERMAN IT617高于NITTETSU YT—304H焊絲。

（6）THERMAN IT617焊接材料通過工程實(shí)踐證明，可以用于SA213—Super304H新型奧氏體不銹鋼的焊接。660MW超超臨界機(jī)組鍋爐安裝的過程中在后屏過熱器、蒸汽冷卻定位管共53道焊口使用，機(jī)組投入運(yùn)行至今，無焊接材料選用不當(dāng)而造成的質(zhì)量事故。