于 越 嚴(yán)向峰

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川618000)

我公司自2013年開始正式生產(chǎn)ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB(以下簡稱CB2)材質(zhì)鑄件，截止2017年6月底已經(jīng)累計澆注1600余噸鑄件，成品入庫1400余噸，廣泛應(yīng)用于660 MW、1000 MW火電機(jī)組閥門、氣缸、閥蓋、汽封、彎管等鑄件，已經(jīng)成為世界上生產(chǎn)CB2材質(zhì)鑄件產(chǎn)量最多的廠家，同時也是全球僅有幾家掌握CB2材質(zhì)鑄件生產(chǎn)技術(shù)的廠家。鑄件補焊作為CB2材質(zhì)鑄件生產(chǎn)工序中的重要環(huán)節(jié)，掌握CB2材質(zhì)鑄件補焊技術(shù)至關(guān)重要，因此焊材的選用也顯得尤為關(guān)鍵。起初CB2材質(zhì)鑄件補焊僅有5Co1一種焊條(進(jìn)口)，通過焊接工藝評定，試用，正式使用，焊工已經(jīng)掌握了5Co1焊條的焊接特性，已可以熟練使用5Co1焊條補焊CB2材質(zhì)鑄件。隨著CB2材質(zhì)鑄件需求的不斷增大，鑄件生產(chǎn)周期不斷縮短，進(jìn)口5Co1焊條的供給無法滿足生產(chǎn)周期要求，同時又是獨家供方，采購成本也高，從而促使我公司尋找其他同樣能滿足CB2材質(zhì)鑄件補焊要求的焊材。因此，WB2焊條開始用于CB2材質(zhì)鑄件補焊的焊接工藝試驗，焊接工藝試驗合格后出具焊接工藝規(guī)程(WPS)，然后單件焊接試用，驗證合格后小批量使用，驗證合格后再進(jìn)行批量化使用。目前我公司所有電焊工均可以使用WB2焊條補焊CB2材質(zhì)鑄件。本文僅以WB2焊條在超超臨界閥門鑄件補焊上的應(yīng)用為例進(jìn)行說明。

1 超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件簡介

超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件為目前國內(nèi)生產(chǎn)的重量最重的CB2材質(zhì)鑄件，代表了國內(nèi)閥門的最高端制造水平，實物照片見圖1。超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件的補焊水平很大程度上也就代表了超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件的制造水平，因此WB2焊條在超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件補焊上的應(yīng)用意義重大。

圖1 超超臨界CB2材質(zhì)閥門Figure 1 Ultra supercritical valve made of CB2

CB2材質(zhì)為目前國內(nèi)汽輪機(jī)鑄件材質(zhì)使用溫度最高(高達(dá)620℃)的材質(zhì)，與超超臨界汽輪機(jī)用ZG1Cr10Mo1NiWVNbN材質(zhì)相比，添加了1%Co和微量的硼元素，從而進(jìn)一步提高了材料的高溫性能。

表1 使用WB2焊條補焊的超超臨界CB2材質(zhì)閥門清單Table 1 List of ultra supercritical valve made of CB2 repair welded by WB2 welding rod

2 WB2焊條焊接工藝評定

結(jié)合CB2材質(zhì)超超臨界閥門鑄件生產(chǎn)流程，我公司專門編制了WB2焊接工藝評定試驗方案，并提供了若干與CB2材質(zhì)超超臨界閥門同爐冶煉澆注的焊接試板，同時由我公司補焊過CB2材質(zhì)超超臨界閥門鑄件的焊工進(jìn)行WB2焊接工藝評定試驗，目的就是盡可能地接近實際生產(chǎn)狀態(tài)。

WB2焊條是新型焊條，是ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB材質(zhì)鑄件補焊用焊條，其焊接特性為熔池流動性差，易夾渣，補焊難度大。針對WB2焊條的焊接特性，專門編制了詳細(xì)的焊接工藝試驗方案，并對采用不同焊接工藝和焊后熱處理的試板(見圖2)進(jìn)行取樣分析，分析焊接接頭的抗拉強度、屈服強度、延伸率、斷面收縮率、沖擊性能以及硬度分布、金相分布。最終對接焊滿后的焊接試板滲透檢測合格(見圖3)，力學(xué)性能、金相性能等指標(biāo)均合格，WB2焊接工藝評定合格，正式發(fā)布了編號為SMAW-5B.5B-200.8259的焊接工藝規(guī)程，即焊接工藝上允許用WB2焊條進(jìn)行超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件的補焊。

3 WB2焊條的單件、小批量應(yīng)用

(1)先選取3名電焊班組長對焊接工藝試板進(jìn)行橫焊位、立焊位焊接，邀請工藝部技術(shù)人員對電焊工進(jìn)行專門的操作指導(dǎo)，熟悉焊條性能、工藝參數(shù)等。

(2)選取一根CB2彎管簡單件由3名班組長

圖2 焊接完并進(jìn)行過熱處理的焊接試板Figure 2 The welded test plate being heat treated

圖3 焊縫滲透檢測合格的焊接試板Figure 3 Qualified welding test plate after weld penetration test

進(jìn)行WB2焊條補焊，焊接方法及工藝參數(shù)按照焊接工藝試板的方法與工藝參數(shù)，最終超聲檢測缺陷一次補焊合格率達(dá)到96.5%，達(dá)到補焊合格率大于95%的預(yù)期目標(biāo)，因此WB2焊條補焊可以在超超臨界CB2材質(zhì)閥門上使用。

(3)選取1件CB2材質(zhì)超超臨界閥門由3名班組長對所有缺陷均采用前期補焊合格CB2彎管的焊接工藝參數(shù)和方法補焊，最終超聲檢測缺陷一次補焊合格率達(dá)到96.2%，達(dá)到補焊合格率大于95%的預(yù)期目標(biāo)，因此可以小批量在超超臨界CB2材質(zhì)閥門上使用。

(4)3個電焊班組每個班組均選取1件閥門鑄件采取WB2焊條進(jìn)行補焊，由班組長牽頭帶領(lǐng)骨干班組成員對第二批CB2超超臨界閥門鑄件進(jìn)行補焊，超聲檢測缺陷一次補焊合格率達(dá)到96%，達(dá)到補焊合格率大于95%的預(yù)期目標(biāo)，因

此可以在超超臨界CB2材質(zhì)閥門補焊上大批量推廣。

4 WB2焊條的大批量應(yīng)用

按照前期WB2焊條在超超臨界CB2材質(zhì)閥門單件、小批量的成功補焊經(jīng)驗，擴(kuò)大WB2焊條補焊CB2超超臨界閥門補焊人員數(shù)量，同時大批量進(jìn)行超超臨界CB2材質(zhì)閥門補焊，不斷積累補焊經(jīng)驗。對鑄件補焊后的檢測結(jié)果進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計，所有補焊鑄件超聲檢測缺陷一次補焊合格率達(dá)到96.2%。通過2年多的WB2焊條使用，已累計使用WB2焊條補焊16件超超臨界CB2材質(zhì)閥門(見表1)，電焊班組所有電焊工都可以熟練使用WB2焊條批量化補焊超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件。

5 結(jié)論

WB2焊條為新型焊條，其成功批量應(yīng)用于CB2材質(zhì)高端超超臨界閥門鑄件的補焊，對我公司低成本按期交貨CB2材質(zhì)高端超超臨界閥門鑄件具有重要的實踐意義。WB2焊條在CB2材質(zhì)超超臨界閥門鑄件補焊上的廣泛應(yīng)用，不但節(jié)約焊材采購成本數(shù)百萬元，縮短閥門生產(chǎn)周期，保證了超聲檢測缺陷一次補焊合格率≥95%，而且成為國內(nèi)極少數(shù)幾個批量化使用WB2焊條補焊新型CB2材質(zhì)的鑄造廠家之一，為今后東汽批量提供CB2國產(chǎn)高端超超臨界閥門鑄件提供了焊接質(zhì)量保證。