《超高参数电站机组高合金钢管道焊接关键技术与应用》

随着国家制造转型升级,电厂能效要求越来越高,高合金钢的应用也越来越广泛,主要应用于电站高温、高压蒸汽管道,有效提高了机组热效率。高合金钢焊接接头性能直接影响机组在高温、高压、频繁调峰等复杂工况下长期安全稳定运行。因此,对高合金钢焊接性能及工艺的研究不仅保障电站机组安全稳定运行,同时为650℃~700℃新型高合金钢的焊接提供借鉴和指导,促进新型高合金钢在电站行业内的推广应用。高合金钢在工程应用中主要存在如下问题:

1.马氏体耐热钢P92钢焊缝金属在微小区域内存在微细裂纹,最初产生于超超临界机组埋弧焊焊缝表面,一般的磁粉探伤检测易被忽略,成为困扰机组安全稳定运行的隐患。

2.马氏体耐热钢P91/P92存在管径增大、管壁增厚的趋势,焊口拘束度增大,焊接性较差,给焊接热处理带来了较大的困难。高合金钢大径厚壁管的现场焊接施工以传统手工焊接方式为主,如何克服埋弧自动焊在高合金钢上应用局限性成为提高现场焊接自动化的技术难题。

3.新型铁素体耐热钢CB2性能优于P92钢,焊接性较差,由于该钢处于初步应用阶段,没有成熟的经验可以借鉴,严重制约了工程进展。

4.奥氏体耐热不锈钢TP347HFG钢在焊接时容易出现晶间腐蚀裂纹、热裂纹、焊缝接头的时效脆化等焊接缺陷,造成焊缝裂纹的出现和接头强度降低,严重威胁着机组锅炉的安全稳定运行。

针对超高参数机组中存在的诸多焊接技术难题,该公司联合山东电科院、山东大学展开了系统的分析研究,主要创新点如下:

1.发明了产生P92钢焊接接头微细裂纹的方法,研发了微细裂纹产生装置,获得了与工程实际相一致的微细裂纹形态;提出了一套P92钢合理的焊接工艺并形成了一套焊接接头缺陷检测技术。

2.确定了P91/P92钢的焊后热处理最低温度,修正了《火力发电厂焊接热处理技术规程》加热宽度;提出了中频感应加热与柔性陶瓷电阻加热组合焊后热处理工艺,研发了焊道层间温度控制及管道内部充氩相关的专用装置;针对埋弧自动焊,研制了防焊剂脱落和连续层间测温的装置。

3.提出了新型铁素体耐热钢CB2钢的焊接热处理工艺,研发了相应的焊口组对及热处理的专用装置,提高了CB2钢的焊接热处理质量。

4.提出了一套TP347HFG钢小径管焊接工艺;研制一种充氩工具并提出了双重保护的模式,提高了根部打底质量;研制了一套镜面焊工装,从模拟练习、施焊过程解决了视线盲区无法施焊的难题。

该项目成果已经成功应用在华能莱芜电厂2×1000MW机组、陕西商洛发电有限公司2×660MW机组、陆丰甲湖湾2×1000MW机组、邹县电厂检修等工程中,通过项目的实施,保证了高合金钢焊接热处理质量,实现电厂经济效益达22.9亿元。该项目形成了一套完整、科学、有效的电站承压管道焊接关键技术体系,不断提升工程施工质量,推动整个电力行业的高效、节能、环保发展。

该项目获取国家发明专利7项、实用新型专利8项,发表科技论文10篇,关键技术成果鉴定4项,取得省部级工法4项,获行业级二等奖以上科技进步奖5项。

成果说明

通过自主研发、建设,突破超高参数电站机组高合金钢管道焊接诸多技术难题,形成具有自主知识产权的超高参数电站机组高合金钢管道焊接关键技术体系。所形成的技术成果已经成功应用在我公司承建的华能莱芜电厂2×1000MW机组、陕西商洛发电有限公司2×660MW机组、陆丰甲湖湾2×1000MW机组及邹县电厂检修机组等工程中,保证了高合金钢的焊接热处理一次合格率达到100%,提高了施工效率,缩短了工期,确保了安全质量,降低了成本,取得了显著的经济社会效益。 随着电力工业的发展,电站建设不断

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