15NiCuMoNb5钢焊接、热处理工艺的确定及应用.pdf

宁夏电力) 2 0 0 8 年增刊 1 5 n i c u m o n b 5 钢焊接、 热处理工艺的确定及应用 杨永强 ( 宁夏电力建设工程公司建筑安装分公司， 银川市7 5 0 0 0 1 ) 摘要 ： 介绍了1 5 n i c u m o n b 5 钢的优点以及其现场安装焊接、热处理工艺参数的确定，通过 区内新建 3 3 0 mwt k _ v x 1： - 机组近5 年的验证， 证明这种工艺方案在机组安装及技改检修中是值得推广使用的。 关键词 ： 1 5 n i c u m0 n b 5 ； 焊接 ； 热处理 ； 工 艺 中图分类号 ： t g1 5 6 文献标 志码 ： b 文章编 号： 1 6 7 2 3 6 4 3 ( 2 0 0 8) z k 一 0 1 8 8 0 3 1 前言 1 5 n i c u m o n b 5 ( d i n标准， 曼内斯曼企业标准中它被称 为 wb 3 6 ， a s me标准中被称为 1 1 5 n i 一 0 6 5 c u mo n b ) 为 德 国蒂森 ( t h y s s e n ) 钢 厂 、 曼 内斯曼钢厂和 日本住友株式 会 社生产的 ni c u m o 低合金钢 ，通过铜的沉淀强化可以提 高材料的强度和抗腐蚀性能， 添加一定的 n i 是为了消除由 于c u的存在而带来的高温红脆的趋势；同时加入一定量 弥散的 n b 可进一步细化晶粒， 提高材料的综合性能。该钢 种具有较高的强度， 室温抗拉强度( 盯 l1 ) 可达 6 1 0 mp a ， 屈服 强度( o ) 大于 4 4 0 mp a ， 比2 0钢高 4 0 以上。主要用于壁 温5 0 0 的高温热蒸汽发生器的给水区， 如锅炉套和给水 系统、 联箱、 分离器或有时也用于高压预热套等。近年来在 我国新建的亚临界 、 超临界、 超超临界火力发电机组中和一 些老电厂技改项 目中替代传统的s a 1 0 6 b、 s t 4 5 8和2 0 g等 碳钢材料， 制造高压给水管道和联箱等， 可以使管道壁厚减 少近5 0 ，从而有利于加工、安装和节省材料。1 5 n i c u m o n b 5钢已成为国内建设 3 0 0 mw及以上机组中给水系统 用钢首选材料 。我 区自 2 0 0 0年后所 建的 3 0 0 mw 及 以上机 组， 主给水管道均采用该钢种。 宁夏电力建设：【程公司 自2 0 0 0年至今， 承建的石嘴【j j 电厂扩建 工程 ( 4 x 3 3 0 mw) 、中宁电厂扩建 工程 ( 2 3 3 0 mw) 、 马莲 台电厂工程( 2 x 3 3 0 mw) 、 石嘴 山电厂技改 工 程( 2 x 3 3 0 mw) 、 灵武电厂工程( 2 x 6 0 0 mw) 和大坝电厂三期 工程( 2 x 6 0 0 mw) 中的高压给水管道及个别机组省煤器下 集箱均采用 1 5 n i c u mo n b 5 。由于高压给水管道焊口较多 ( 每台机组中有 1 5 0 1 8 0多道焊口不等) ， 焊接量大， 如果焊 接热处理工艺制定不 当， 焊 口质量控制不好 ， 都将留下严重 的质量隐患。 2 材料介绍 1 5 n i c u m o n b 5钢 一 般 在 9 0 0 c一 9 8 o 正 火 + 5 8 0 o c一 6 4 0 c c 回火状态下使用， 组织为回火贝氏体加铁素体。 2 1 1 5 n i c u mo n b 5钢材的化学成分及机械性能( 见表 1 和 表2 ) 2 2 焊接材料的选用 通过对 国内进 口的奥林康 、 伯乐一 蒂森 和曼彻特三 种常 用 的 1 5 n i c u m o n i ) 5钢 焊 材 的 比较 及 国内 应用 的经 验 ，最终决 定选 用德国蒂 森公司 生产 的 d moi g 中 2 4 ( 氩弧焊丝 ) 和 f o x e v 6 5 ( 焊条) 。该种焊条属碱性 药皮镍钼合金钢焊条 ， 其熔敷金属具备极高的纯净度 、 表 1 1 5 n i c u mo n b 5钢化学成分 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 6 2 0 作者简介： 杨永强( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， ： f 程师， 从事电力建设 ： 程技术管理工作。 1 8 宁夏电力) 2 0 0 8 年增刊 1 5 n i c m 0 n b 5 钢 焊 接 、 热 处 理 工 艺 的 确 定 及 应 用 表 3 焊接材料化学成分 表 4 焊接材料 机械性 能 超低扩散氢含量( 5 m l 1 0 0 g ) 。具体化学成分 、 各机械 性能见表 3和表4 。 3 焊接、 热处理工艺确定 3 1 试件材质和规格 选用德国蒂森公司生产的 1 5 n i c u mo n b 5钢 ，规格为 d 9 3 5 5 6 x 2 5， 单节管长为 1 5 0 mm， 共 4节， 分别进行垂直和 水平焊接试验。 3 2 焊接 方法 采 用手工钨极氩 弧焊 ( t i g)打 底 ，手工焊 条电弧焊 ( s ma w) 填充、 盖面的焊接方法。 3 3 焊接方法 选用伯乐一 蒂森公司生产的焊条、 焊丝。氩弧焊打底时 选用规格为 2 4的 d mo l g焊丝， 手工填充和盖面时采 用 q b 3 2和 d p 4 0的 f o x e v 6 5 焊条。 3 4 坡 口形式 参考实际管道壁厚及根据 火电发电厂焊接技术规程 坡口形式要求， 选择双 v形坡口( 如图 1 ) 。 图 i 焊 口坡 口 3 5 焊前预热及层 间温度控制 该钢种虽然焊接性能良好 ， 但为了防止焊接裂纹产生， 必须进行焊前预热。 加热采用远红外电阻加热自动控温。 预 热温度为 1 5 0 一 2 o 0 q c ， 层间温度控制在 3 0 0 c 左右。 3 6 焊接工艺参数焊接 焊接工艺参数见表 5 、 表 6 。 手工电弧焊采用多层、 多道 焊， 在保证焊接材料充分熔融的情况下， 采用尽可能小的焊 接线能量。 表 5 垂直固定焊接工艺参数( 2 g) 表 6 水平 固定焊接工艺参数( 5 g j 3 7 焊后热处 理 1 5 n i c u m o n b 5 钢焊缝具有典型的热处理强化特征。 未 进行热处理前 ， 焊缝的硬度和强度均低于母材； 热处理后， 焊缝金属得以强化， 硬度和强度均有提高 ， 达到与母材等 强度设计要求。随着加热温度和恒温时间的延长， 焊缝的 强度和硬度均远高于母材， 而对于焊缝韧性 ， 无论是焊态 还是热处理状态， 焊缝的韧性都很高， 热处理对焊缝韧性 影响很小 。 出于工程实际考虑 ， 热处理温度选为( 5 9 0 + 1 0 ) q c ， 恒温 时间为 1 5 h ，升、降温速度控制在 1 5 0 c h以内，降温到 3 0 0 c c 后自然冷却， 热处理温度曲线如图 2 所示。 温度 图 2 焊口热处理温度曲线 3 8 试验结果 依照上述焊接工艺参数所焊接的试样经外观、 射线、 超 声波、 硬度等项检验合格后， 委托宁夏机械性能研究所进行 了金相 、 机械性能等相关试验， 各项性能均能满足要求。 l 8 9 宁夏电力 2 0 0 8 年增刊 】 5 n i c u m o n b 5 钢 焊 接、 热 处 理 工 艺 的 确 定 及 应 用 4 经验总结 ( 1 ) 1 5 ni c u mo n b 5钢作为一种强度高、 焊接性 良好的 钢材， 已在国内电站中广泛使用。此焊接、 热处理工艺已在 我区内多台机组中应用， 实事证明是一个成熟的、 可行的工 艺措施 ， 无论是后建机组还是已建机组的检修， 该工艺均可 借鉴、 采纳应用。 ( 2 ) 1 5 n i c u mo n b 5钢焊缝是典型的热处理强化钢。焊 态下， 焊缝的硬度、 强度均低于母材； 热处理后， 焊缝金属得 以强化。因此 1 5 n i c u m o n b 5 钢焊后必须进行热处理。 ( 3 ) 随着机组容量的增大， 主给水管道管径和壁厚也逐 步增大， 考虑到满足焊缝和母材等强度设计要求考虑， 又考 虑到焊接接头热影响区的脆化倾向，参考其他单位已作的 工评定 ， 对于壁厚大于 3 0 ra m的管道， 热处理工艺以6 o 0 2 h为宜。 参考文献： 1 k h a a r m a n n 用 wb 3 6 ( 1 5 n i c u m o n b 5 ) 钢作为 电厂给 水系统管子的经验 2 火力发电厂金属材料手册 3 常建伟等 焊后热处理工艺对 wb 3 6钢焊缝组织和性 能的影响 约稿通知 i 宁夏电力 期刊是宁夏电力科技教育工程院和宁 l t夏电机工程学会合办的学术性刊物。编辑部将 以更好 + +的服务质量， 更高的信誉度 ， 竭诚为电力战线的广大作 i者 、 读者服务。为了进一步开展学术交流 ， 推动和促进 t 我 区电力改革和科技进步深人发展 ， 宁夏 电力编辑 +部特向广大电力 【作者约稿。 + i 1约稿内容 l i j 电力系统科研 、 设计 、 基建 、 生产、 经营管理及电 t力改革厅而的论著 、 理论研究、 经验交流 、 技改措施( 方 j案) 、 专题探讨 ； 新技术 、 新理论 、 新经验 、 学术争鸣 ； l j具有实际指导意义的述评、 专家谈、 综述、 事故分析； 十 有关的电力科普知识。 + i 2来稿说 明 j ( 1 ) 稿件要求精练、 通顺、 准确、 主题明确、 重点突 j 出， 具有真实性、 科学性、 先进性 理论性和实用价值。稿 + i件请一律用计算机打印并附交稿件电子文档。 f j ( 2 ) 论著 、综述 、 研究报告 、 技改措施( 方案) 、 专题 t 探讨等一般勿超 过 6 0 0 0字 ( 包括图表和参 考文献在 ； i内) ； 新技术介 绍 、 经验交流 、 事故分 析等勿超过 3 0 0 0 l t字； 短篇科普、 信息报道等勿超过 1 0 0 0 字。 十 + ( 3 ) 稿件格式请按 中华人民共和 国国家标准 科 i学技术报告 、学位 论文 、学术 论文 的编 写格 式 l t( g b 7 7 1 3 8 6 ) 的有关规定执行。 t + ( 4)论著性文章需附中、 英文摘要、 题名及关键词。 ； i ( 5)文内引用参考文献以作者亲 自阅读过的近几 ； + + + + + + + + + + +。 + + + + +。 + + + + +