谏壁电厂工艺方面介绍

1、一、新材料 二、膜式水冷壁的制造工艺流程三、膜式水冷壁过渡段管排试验四、防止水冷壁出现泄漏问题的措施五、膜式水冷壁返修介绍谏壁电厂工艺方面介绍一、新材料 与我厂其它类型锅炉相比，100WM超超临界塔式炉使用新材料主要有下面三种。 T/P92 HR3C Super304HT/P921 、化学成份 P92钢是在P91钢的基础上，加W减Mo控制N，并添加少量的B元素研制开发出的马氏体型高合金耐热钢。P92钢的合金化充分考虑了铁素体和奥氏体元素之间的平衡，通过Mo当量的控制抑制了铁素体的含量，通过W、Mo复合固溶强化和碳、氮化物的析出强化以及微量B元素的晶界强化，赋予了钢材良好的持久强度。同时添加B元

2、素提高了淬透性。 元素CMnSiSPCrMoVNiNbWBAlNASME0.070.130.300.600.500.0100.0208.509.500.300.600.150.250.400.040.091.502.000.0010.0060.0400.0300.0702、常温力学性能标准Rp0.2(MPa)Rm(MPa)A(%)硬度(HB) ASME440620132503、焊接工艺 T/P92在100MW 超超临界塔式炉中主要用于再热器、过热器、集箱和管道的制造，制造过程中的主要焊接工艺如下：材料焊接方法焊接材料及规格 (mm)T/P92+T/P92T/P92+合金钢GTAW(HW)The

3、rmanit MTS 616 1.0GTAWThermanit MTS 616 2.4SMAWThermanit MTS 616 2.65.0SAWThermanit MTS 616 3.0/Marathon 543T/P 92+不锈钢GTAW(HW)20.70Nb 1.0GTAWNIMROD 182KS 2.4SMAWNIMROD 182KS 2.63.2 T/P92焊接预热温度：150（GTAW）， 200（SMAW），200（SAW）；预热温度层间温度 300；焊后消氢：200400 2h；焊后热处理： 730775(T92), 745 790 (P92) ，保温时间视部件厚度定。HR3

4、C HR3C 钢是在25-20（AISI310）钢的基础上添加Nb和N，利用弥散析出微细的铌的金属间化合物NbCrN和Nb的碳、氮化合物以及M23C6碳化物来对25-20钢进行强化。其基本组织以奥氏体为主，该钢具有良好的高温性能、抗腐蚀性能以及可焊性能。1、化学成分标准CMnPSSiCrNiNb+TaNASME0.040.102.000.0300.0300.7524.0026.0017.0023.000.200.600.1500.3502、常温力学性能标准Rp0.2（MPa）Rm（MPa）A(%)硬度（HB） ASME295655302563、焊接工艺 HR3C 在100MW 超超临界塔式炉中

5、主要用于再热器、过热器的制造，制造过程中的主要焊接工艺如下：材料焊接方法焊接材料及规格 （mm）电流 (A)电压（V）HR3C+HR3CHR3C+不锈钢GTAW(HW)YT-HR3C 1.0100350812GTAWYT-HR3C 2.4901201014HR3C+合金钢GTAW(HW)20.70 1.0100350810.5GTAW20.70 2.4901201014SMAWNIMROD 182KS 2.63.2601202228 HR3C与不锈钢焊接时不需进行焊后热处理，但当其与合金钢焊接时，焊后热处理温度和时间由合金钢定。HR3C与其它不锈钢焊接时也可以采用与其它不锈钢相匹配的焊材。Su

6、per304H 20世纪80年代末，日本住友公司在ASME SA213-TP304H基础上，通过降低Mn的含量上限，加入约3%的Cu、约0.45%的Nb和一定量的N，使该钢在服役时产生微细弥散、沉淀于奥氏体晶内的富Cu相，该富Cu相与NbC、 NbN 、 NbCrN和M23C6一起产生极佳的强化作用，而开发得到的很高许用应力的一种新的经济型18-8奥氏体不锈钢。1、化学成分元素CMnSiSPCrNiCuNbNAlBASME0.07 0.131.000.300.0100.03017.0 19.07.5 10.52.5 3.50.30 0.600.05 0.120.003 0.0300.001 0

7、.0102、常温力学性能标准Rp0.2（MPa）Rm（MPa）A(%)硬度（HB） ASME235590302193、焊接工艺 Super304H在100MW 超超临界塔式炉中主要用于过热器的制造，制造过程中的主要焊接工艺如下：材料焊接方法焊接材料及规格 （mm）电流 (A)电压（V）Super304H+Super304HGTAW(HW)YT-304H 1.0100350812GTAWYT-304H 2.4901201014Super304H +合金钢GTAW(HW)2070 1.0100350810.5GTAW2070 2.4901201014SMAWNIMROD 182KS 2.63.26

8、01202228 Super304H与不锈钢焊接时不需进行焊后热处理，但当其与合金钢焊接时，焊后热处理温度和时间由合金钢定。 Super304H与其它不锈钢焊接时也可以采用与其它不锈钢相匹配的焊材。 二、膜式水冷壁的制造工艺流程 管子+扁钢 拼小排 拼大排 校正 按照先拼排后开孔的制造工艺原则, 所有管屏都可以实现拼焊生产线作业。对弯曲管排,采取先拼成全宽屏管排后采用成排弯工艺. 拼排焊接工艺：SAW；FCAW；SMAW。 整个拼排的过程是利用四头(双头)埋弧自动焊机来作业的，我公司现有有800*2，800*4，1600*4，龙门焊（3200*4）四种规格的焊机. 影响拼排质量的因素很多,主要

9、有焊接工艺、焊接收缩量、管径公差、扁钢尺寸公差以及环境等因素等。2-3 膜式壁水冷壁的拼焊2-4 Dw为管子的外径， Dn为管子的内径。当管子中存在对接头头时，通时球径还要虑到焊接接头的情况。2-5 2-6 弯曲半径（R）R1.4Dw1.4Dw=R1.8Dw1.8Dw=R2.5Dw2.5Dw=R=3.5Dw通球直径（D）=0.7Dn=0.75Dn=0.8Dn=0.85Dn=0.9Dn 试验管排为520538-E1-16 组件中3#管屏（过渡段）部分，其中：垂直段部分尺寸按图纸要求：为116根组，长度约1440；螺旋段为一块非正规的四边形，左侧单根管长度为6000，右侧单根管长度为12000，且

10、螺旋段试验管排为56根组（图纸为58根组）。试验管排组成：垂直段管排、多通、螺旋段管排及刚性梁附件（720545-E1-110标高50500附件）。 三、膜式水冷壁过渡段管排试验零部件规格材料形式数量长度垂直段管排38.16.8SA213-T23-(24)-4+-20-116支1440=622.5SA387Gr12Cl1多通12通SA182-F23520538-B1-1602629只-密封板=6双面坡口SA182-F12520538-A1-16028A520538-A1-16029A520538-A1-16030A29块29块116块-附件=625SA387Gr12Cl1按需切割-螺旋段管排3

11、8.16.5/712Cr1MoVG（56）56支600012000=615.3SA387Gr12Cl1拼排试验所用材料3-1 试验情况介绍序号焊接对象焊接方法预热焊后检查HTI No.HTI检查备注一第一部分1T23管子+Gr12Cl扁钢垂直段拼排SAW15020%MT322+486-2T23管子+F23多通对接GTAW/SMAW100150100%RT322+486-3F12密封板+T23管子,F23多通GTAW100100%MT322+486100%MT后热包覆4F23多通鳍片间GTAW/SMAW100150100%MT322+486100%MT后热包覆二第二部分112Cr1MoVG管子+

12、Gr12Cl扁钢螺旋段拼排SAW15020%MT486-212Cr1MoVG管子+ F23多通对接GTAW/SMAW100150100%RT486-3F12密封板+12Cr1MoVG管子,F23多通GTAW100100%MT486100%MT后热包覆4F12密封板+T23管子,F23多通GTAW100100%MT486100%MT后热包覆小排间5Gr12Cl扁钢对接(垂直段)FCAW100100%MT486100%MT后热包覆小排间6F23多通鳍片间(垂直段)GTAW/SMAW100100%MT486100%MT后热包覆小排间三第三部分1刚性梁附件Gr12Cl+12Cr1MoVG管子SMAW1

13、50100%MT486100%MT后热包覆装焊四第四部分1最终热处理后(HTI-486)管排水压试验拼排试验工艺垂直段管屏 垂直段多通鳍片裂纹经分析原因为：制造周期短，焊工集中施焊，管排受热不均匀，且出现裂纹的位置只出现在二块管排上，其它三块管排热处理前100%合格，这些裂纹不具有代表性。多通刚性梁附件试验管屏3-2 3-2 试验管排工艺试验试验管排工艺试验 1、螺旋段管排熔深检查 为保证传热及焊缝强度，12Cr1MoVG管子与SA387Gr12Cl1扁钢拼排角焊缝必须满足一定的焊缝熔深、焊脚高度,检查结果合格 。2、焊接接头拉伸试验 拼排角焊缝焊接接头按我公司标函2008-16进行拉伸试验，

14、合格标准：断裂位置不在焊缝上。 拼排角焊缝焊接接头按我公司标函2008-16进行扩口试验，合格标准：裂纹位置不在焊缝上。扩口试验方法按GB5310高压锅炉无缝钢管进行并按我公司标函2008-16要求检查，焊后、热处理后均合格。3、焊接接头扩口试验4、焊接接头硬度试验 12Cr1MoV焊缝硬度：HB270（HV285）；T23焊缝硬度：HB300（HV316）：螺旋段、垂直段拼排角接接头焊缝硬度完全合格。 3-5 刚性梁附件（填板）与管子角焊缝试验 、螺旋段刚性梁附件（SA387-Gr12Cl1填板）与12Cr1MoVG管子焊接采用手工电弧焊，焊条：S-8018.B2 3.2，焊前预热150，焊

15、后及热处理后100%MT检查。、填板与管子角焊缝宏观如右图。、填板与管子角焊缝检查结果（宏观、微观及硬度）如下表（HV10） 管子母材扁钢母材管子热区扁钢热区焊缝试样状态179,177,172159,161,161211,212,219187,193,188232,230,227热处理态宏观、微观：未发现缺陷。焊缝:索氏体,两侧热影响区组织:贝氏体。、结论：宏观、微观未发现缺陷，硬度符合公司标准SG0301中要求，角焊缝检查完全合格。为了了解管排热处理前后的残余应力分布情况，在试验管排上选择了密集焊接区域（如下图：AE5个区域）在热处理前后进行残余应力测试，残余应力测试采用X射线衍射的方法，测

16、试规定纵向为钢管的长度方向，横向为钢管的直径方向 。残余应力测试委托上海交通大学材料学院进行，残余应力测试分5个区域分别如下： A区域：垂直段管排与多通锻件之间焊缝（含分片之间扁钢对接焊缝）； B区域：螺旋段管排与多通锻件之间焊缝； CE区域：刚性梁附件（填板）与管子焊缝；3-3 残余应力测试 残余应力测试区域图0100200300400焊接态退火态钢管平行焊缝垂直焊缝交叉焊缝残余应力 / MPa区域A退火前后的残余应力对照 0100200300400焊接态退火态钢管平行焊缝垂直焊缝交叉焊缝残余应力 / MPa区域B退火前后的残余应力对照 0100200300400焊接态退火态钢板平行焊缝钢管

17、残余应力 / MPa区域C退火前后的残余应力对照 0100200300400焊接态退火态残余应力 / MPa钢板平行焊缝钢管区域D退火前后的残余应力对照0100200300400焊接态退火态残余应力 / MPa钢板平行焊缝钢管区域E退火前后的残余应力对照 由5个区域退火前后残余应力对照图可以得到如下结论：在水冷壁管排焊接接头的原始焊接态，存在较大残余拉应力，尤其是在交叉焊缝附近区域，残余拉应力已接近材料的屈服强度。经过高温退火去应力处理后，各区域焊接残余应力均明显降低，远远低于材料的屈服强度，对构件使用安全已经不构成危害。水压试验参数：压力按520538-E1-06设计技术要P=43.95MP

18、a；稳压时间：30秒；试验用水温度：t=21（室温）；试验结果：合格。3-7 水压试验 通过超超临界塔式锅炉12Cr1MoV螺旋段水冷壁管排制造工艺试验得出以下结论：、12Cr1MoVG管子只要采用合适的焊接规范参数，该材料完全可用于百万等级超超临界锅炉螺旋段水冷壁的制造。、12Cr1MoV螺旋段管排与F23多通锻件组装，采用低配焊材完全满足焊接接头的性能要求。、刚性梁附件与12Cr1MoV螺旋段管排焊后及热处理后检查，均100%MT检查合格，证明所采用的焊接工艺是合理的。、应力测试显示过渡段嵌板焊后残余应力很大，故必须严格按焊接工艺守则进行焊接。、水压试验证明整体水压试验是可行的，整体水压试

19、验是避免过渡段管排隐患的有效措施。3-8 结论1、情况介绍1）我公司设计、制造的百万等级塔式超超临界锅炉：首 台锅炉,从2006年5月开始受热面地面组合（柱底板2005年12月1日），至2008年3月26日完成168小时试运行。第二台锅炉从2006年8月开始受热面地面组合（柱底板2006年3月1日），至2008年6月7日完成168小时试运行。机组投运后各项运行参数都达到或优于设计要求。四、 防止水冷壁出现泄漏问题的措施2）该机组是我公司首次设计、制造的超超临界燃煤机组，从投运至今，两台锅炉由于水冷壁泄漏造成不同程度的多次停炉，引起了上锅公司高度重视。3）为了杜绝此类事件在百万等级超超临界锅炉运

20、行中发生，尤其为了做好谏壁项目投运前的准备工作，结合百万等级塔式超超临界锅炉运行过程中所发生的泄漏，采取针对性的预防和改进措施是非常必要的。4）确保谏壁项目投运后的可靠性及良好的经济指标，是上锅公司与谏壁电厂所面临的共同努力奋斗目标。二、泄漏问题分类泄漏问题分类项次泄漏焊缝类别所占比例工地所占比例1管子对接焊口6.3%50%2鳍片与管子角焊缝59.3%89.5%3刚性过渡梁与管子角焊缝28.1%88.9%4密封盒垫块与管子角焊缝6.3%0三、泄漏问题泄漏问题图表分析图表分析6.3%59.3%28.1%6.3%89.5%典型泄漏图典型泄漏图-1：鳍片角焊缝泄露典型泄漏图典型泄漏图-2：刚性梁、密

21、封盒角焊缝典型泄漏图典型泄漏图-3：管子对接管子对接焊口焊口泄漏泄漏 四、泄漏特征泄漏特征1、泄漏区域主要集中在标高40M至标高 70M左右（过渡段往下）的螺旋段水冷壁。2、鳍片角焊缝较多，泄露处数占总处数的约59.3% ，尤其是四个转角弯管处鳍片的角焊缝； 其次是刚性过渡梁与水冷壁管之间的角焊缝，约占28.1%； 再次是密封盒处的垫板与管之间的角焊缝，约占6.3% 。 3、工地焊缝泄漏比例81%4、 T23管子对接焊口共发生2次泄漏，1次为工地焊口，1次为车间焊口。五、产生泄漏的主要原因及分析1、 原因： 由于水冷壁管采用T23，该材料对焊接质量相关要素更敏感，因此可能与焊后焊缝已存在缺陷（如弧坑裂纹、咬边、焊缝成形不良等）诱发有关。由于刚性梁附件角焊缝、转角处弯管角焊缝、密封盒角焊缝刚性拘束度大，易产生焊接缺陷。同时可能与锅炉投运期间调频、调峰速率过快有关。 五、产生泄漏的主要原因及分析2、分析焊接工艺焊接工艺：焊接环境温度、焊接规范、 焊接顺序等焊接质量焊接质量：裂纹、咬边、弧坑、鳍片 对接缺陷等焊接结构焊接结构：焊接构件焊前、焊后的 应力状况 运行方式运行方式：多次的交变应力达到焊缝 缺陷扩展所需的能量六、谏壁电厂结构改进1、水冷壁螺旋段标高：47m65m转角结构改进： 原工地组装的弯管改为厂内焊接