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1、发电机组安装新材料、新技术、新工艺的应用1奥氏体钢SA213S304H和SA213TP3IOHCbN的焊接1.1 钢材特点随着机组容量越来越大，锅炉的压力和温度参数也越来越高，这样对锅炉的材料性能要求也越来越高，耐热钢材料从珠光体钢到马氏体铁素体到奥氏体，材料的高温强度和蠕变强度越来越好，同时这些材料对焊接的要求也相应提高了。本工程二级再热器和三级过热器所采用的材料分别是SA213S304H和SA213TP310HCbN替代了二期工程所用的SA213T91,它们的焊接性能及方法有很大层度的不同，这两种材料是近年来国内引进的新型材料是本工程焊接面临的一个新的课题。SA213S304H和A213T
2、P3IOHCbN是较典型的奥氏体的耐热钢，SA213S304H对应的我们经常碰到的18-8型钢种，其对应的合金成分主要Cr含量18-20%,Ni含量8.011%,同时严格控制S、P杂质，SA213TP3IOHCbN钢其对应的合金成分主要Cr含量24-26%,Ni含量1723%,同时严格控制S、P杂质，是25-20型奥氏体钢。1.2 工艺要点1.2.1 奥氏体钢的导热系数小而线膨胀系数大，焊接后易产生焊接变形，为次，应选用焊接线能量较集中的焊接方法，快速进行焊接，由于二级再热器和三级过热器都是小口径管，单个焊口焊接量较小所以我们将选用氢弧焊的焊接方法。1.2.2 奥氏体钢的电阻率较大，易使焊接接
3、头过热，为了防止过热，焊接电流则选得小一些，一般比焊接低碳钢低20%。1.2.3 奥氏体钢在焊接时出现热裂纹的机会比碳钢要多，因为奥氏体钢易形成方向性很强的柱状晶焊缝组织，有利于杂质的偏析和缺陷的聚集，奥氏体钢的导热系数小而线膨胀系数大，在焊接的不均匀加热和冷却条件下，焊接接头形成较大的拉应力，因此焊缝处易产生热裂纹，所以焊接时采用小的线能量，减小焊接电流，加快焊接速度，同时每层焊缝的交接处要错开。1.2.4 焊缝尽可能避免重复加热，且采用多层多道焊，在可能的条件下，每层施焊的方向应与前一层向反，并等待前层焊缝冷至4050C后再焊下一层，避免层间温度过高，必要时可用喷水或压缩空气吹的办法进行强
4、制冷却。1.2.5 为了避免奥氏体钢的径间腐蚀，焊接材料的选择尽可能含碳量低些。1.2.6 焊接时切忌在管子表面任意引弧，避免引弧处管子表面损伤。1.2.7 SA213S304H和SA213TP3IOHCbN这两种材料均为高合金钢，为了避免根部出现过氧化，奥氏体钢氮弧焊打底焊接时内部充混合气体作内保护，以确保根部的焊接质量。针对SA213S304H和SA213TP3IOHCbN这两种材料的焊接，我们将成立专门的课题小组，同时在焊接质量管理上实施焊接前，焊接过程中和焊接后的三个阶段控制签证制度。焊接前控制：施工前对这两种钢种完成相应的焊接工艺评定，对以往有不锈钢焊接资质的焊工进一步培训，来承担这
5、些材料的焊接任务，检查工器具和对口质量是否满足工艺评定及焊接标准要求。最后对选用焊接材料进一步确认把关和施工环境的认可。焊接过程中的控制：由焊接技术员和质量员继续跟踪检查，其内容涉及到焊接材料、焊前预热、焊接电流、焊接电压、焊缝层、道数、层间清理、层间温度控制和保护气体，进行定时随机的旁站监督检查并记录，所有检查项目应符合焊接工艺评定及焊接技术规范要求。对一些困难位置的施焊，采用焊接旁站监督。焊接过程后控制：由质量员负责检查焊缝表面清理情况及焊缝表面质量，现场文明施工以及落手清工作，对不符合质量、文明施工要求的，及时督促加以纠正，并对检查合格的焊缝按规范要求及时委托做无损探伤检查。通过三阶段的
6、检查，能够及时发现问题，即使对产生的问题进行分析，对不符合要求的因素在施工过程中加以控制，真正实行动态控制，通过这一系列的控制手段来保证这两种新材料在现场成功运用。2高合金SA-335P92大口径厚管壁的焊接措施本标段汽机的主蒸汽、再热蒸汽管道采用SA-335P92、P91钢种，大口径SA-335P92材料的现场安装对焊接、热处理、金属检验等多工种的配合、协调和焊接质量的控制提出了新要求。同时因管壁厚、刚性大、合金成份高，焊后容易产生焊接冷裂纹。针对该钢种特点，拟采用合理的焊接方法和工艺及特殊的焊接措施，如先进焊接设备的投入、加强焊接人员的培训、对新钢种的焊接工艺评定、对高合金钢管道接头在焊接
7、过程中背部充保护气体、焊接质量三阶段的控制等一系列有效而科学的手段，以保证本标段焊接质量始终处于受控状态。2.1 P92钢焊接工艺参数选择的原则P92钢是在P91钢的基础上加1.5%2.0%的W,降低了Mo的含量以调整铁素体一奥氏体元素之间的平衡，并加入了微量合金元素硼。60OC许用应力比P91高34%,达到TP347的水平。由于它具有较高的蠕变性能，所以可以减轻锅炉和管道部件的重量。它的抗热疲劳性强于奥氏体不锈钢。同时，另外一个存在的事实是焊接接头的性能随着线能量的增加而变劣，因此，焊接工艺的正确合理与否是P92钢获得良好性能的前提。从国外的文献资料来看，P92钢焊接工艺评定仅给出了一个合理
8、的工艺范围，它存在着与实际施工的差距。例如，制约焊接线能量输入的热容量、冷却条件等都与工艺评定条件有所不同，现场焊接对这些因素都应予以了充分的考虑。本标段选用的P92钢焊接工艺的原则如下：a）相关技术标准热处理工艺参数与我公司焊接工艺试验室所做试验的评定结果不相悖，尽可能明确小的选择范围。b）对未能明示的工艺参数完全按照既定的工艺标准执行，并明确尽量小的选择范围。c）焊接线能量的选择在不违反工艺评定给出的范围中选用尽量小的规范，所有焊接因素的变量均考虑利用小的线能量。手工电弧焊的焊接线能量控制在17KJcm以内。根部三层焊接时内壁充氧气保护。P92钢焊接工艺流程如下：2.2 P92钢焊接工艺控
9、制措施本工程采用了高合金钢SA-335P92、P91大口径厚壁管，用于主蒸汽和再热蒸汽管道上，规格有Di349X72、Di248X53、Di66950Di50238等。因为管壁厚、刚度大，即焊接时拘束度大，容易引起焊接冷裂纹的产生，同时要确保焊缝的韧性指标值。故对SA-335P92大口径厚管的焊接，在保证质量的前提下，应考虑专门的焊接措施，焊后合理选用热处理工艺措施，即焊后冷至80CI（XrC恒温1小时，让奥氏体转变为马氏体，随即进行焊后热处理，以达到既防止冷裂纹产生，又符合设计的强度要求。为此必须严格按焊接工艺评定的技术要求,对焊条进行烘焙，焊接前采用合适的预热方法，焊后合理选用热处理工艺措
10、施,严格控制焊接线能量，确保焊缝韧性指标值。同时从焊接工艺角度出发，特别是在施焊技术方面，也应采取相应的措施。我们将从以下几个方面来控制：a）采用先进的全数字逆变焊机这类焊机由于以软件为核心，可实现各种复杂的工艺特性及使用特性。事先将验证的工艺评定参数锁定在焊机的微电脑中，任何人不得随意更改焊接规范，使焊工按预先设定的准确工艺参数进行施焊，排除了人为的因素，使焊工的工作质量得到有效控制，最终得到满意的焊接质量。b）控制每道焊缝的几何尺寸（宽厚比）每层（道）焊缝的厚度不得超过焊条的直径,施焊摆动宽度为焊条直径的34倍。c）对壁厚270mm的焊口，将采用中间探伤的措施保证根部的焊缝质量，即焊口从根
11、层焊至壁厚的2030mm时即停止焊接，及时对此焊缝进行RT检验，防止整只焊口焊完后因根部缺陷，而造成大面积的返工。d）氢弧焊封底后紧接着用焊二层，小直径的焊条焊接时根部背面继续充氨气保护，以确保焊缝根部质量，然后再逐步增加焊条规格，焊接过程中严格控制焊接线能量，以保证焊缝的韧性。e）P92钢的焊接全过程实施旁站监督，以确保工艺准确实施。0投入先进的电脑温控热处理设备用于对SA-335P92钢种的预热、层间温度控制（使预热、层间温度始终控制在200300之间）和焊后热处理。3M1280P-2400t.m塔式起重机的运用根据本工程塔式锅炉安装的特点，我方从澳大利亚采购了国内第一台M1280P-24
12、00tm自升式塔式起重机，最大起重量达到140吨，其最大的优点是在主钢架吊装过程中，在地面另配备一台KH-700履带式起重机，可对部分横梁和斜撑构件先在地面进行组合，再用M1280P-2400tm吊机吊装就位，可大大减少吊装件数，加快吊装进度，有利于加快锅炉安装进度和缩短整个工程的施工周期。M1280P塔式起重机先期布置于炉膛内吊装主钢架，安装高度随着钢架的升高而升高，在吊主钢架时附着于主钢架立柱。待五层主钢架完成后，进行大板梁和部分次梁吊装，随后拆除并重新布置安装于锅炉扩建端，作为吊装扩建端付钢架的吊装的机械，以及付钢架到顶后作为加热面吊装的机械。4锅炉主钢架吊完直接进行受热面吊装的新工艺运
13、用鉴于塔式锅炉的结构特点，为加快锅炉安装进度和缩短总工期，我方计划在主钢架吊完后不等辅钢架吊完就直接进行受热面吊装。为此先在炉内布置一台M1280P-2400tm吊机作为主钢架和大板梁吊装机械,然后在炉顶钢架上布置一台炉顶吊，作为拆除M1280P-2400tm吊机和吊装吊杆螺栓、集箱临抛、垂直水冷壁的机械。刚性梁采用液压提升装置吊装，刚性梁到位后进行找正，一方面可解决受热面吊装时主钢架横梁层间施工人员水平通道，另一方面可解决受热面安装找正加固无地方支撑。受热面安装期间锅炉临时平台示意图采用此种施工方法可大大缩短锅炉的安装工期，但同时也给施工作业提出新的要求和课题：如何确保安全、可靠、畅通的施工垂直通道以及各层作业面的水平通道。为此我方计划在炉后靠固定端主立柱上附一台垂直升降电梯、与主立柱同步进行安装，作为前期的施工垂直通道。水平通道利用主钢架的每层横梁，搭设临时作业平台和通道，具体见上图。
