WB36钢种焊接工艺浅析

【摘要】国华神华定州发电有限公司3号机为SG-2150/25.4-M976，锅炉为超临界参数变压运行直流炉.2009年9月3日投产运行。在2012年2月A级检修中发现主给水电动门门体出现多处裂纹，材质为德国WB36。

【关键词】主给水阀门；裂纹；WB36材质

1、引言

新投产的高参数大机组锅炉主给水、主蒸汽管道多采用WB36钢种，此次定电#3机组检查中发现主给水阀门门体存在多处裂纹缺陷。该类型缺陷的存在降低焊接接头机械强度，缩短使用寿命，极易形成应力集中导致开裂，形成脆断。

2、概述

天津国华盘山发电有限责任公司检修工程部承揽定电#3机组A级检修，通过磁粉检验发现主给水阀门（阀门材质WB36管道材质12Cr1MoV、规格φ508×50mm）阀体共发现7道裂纹，其中5道裂纹较浅，打磨后消除，2道裂纹较深。

3、WB36（15NiCuNbMo5）简介

WB36是德国Ni-Cu-Mo低合金钢，用于电厂主给水或主蒸汽重要管道。具有较高的综合机械性能，已逐渐成为新型电站给水系统管道用钢的首选材料。商用名：15 NiCuMoNb5， WB36

元素成份：除了Fe其他成分：

Al≥0.015% C≤0.17% Cr≤0.30%

Cu0.5～0.8% Mn0.8～1.2% N≤0.02%

Mo0.25～0.5% Ni1～1.3% P≤0.03%

Nb0.015～0.045% S≤0.025% Si0.25～0.5%

4、缺陷检查定位

3号炉主给水电动门阀体#1裂纹长度为80mm，打磨至38mm深裂纹消除，#2裂纹初始为微裂纹，打磨至42mm深裂纹消除。

5、确定处理方案

定电公司组织国华电力研究院、河北电力研究院、安达克工程有限公司厂家代表、盘电检修工程部人员召开阀门缺陷原因分析及处理方案专题研讨会。经过与会人员讨论分析，建议更换为锻造阀门。

6、缺陷处理过程

6.1焊口车削 使用管道坡口机对原始焊口进行车削。

6.2缺陷的可追溯性 发现缺陷及时进行记录。车削至规定尺寸。

6.3消除缺陷后质量确认 阀门安装前经专业人员检查确认无缺陷。

7、焊接及热处理工艺要求

7.1人员资质要求 1）焊工必须按《焊工技术考核规程》DL/T679-1999 考试取得Ⅰ类焊工合格证，并通过WB36或更高级大径管相应项目的考试；2）热处理人员应经专门培训考核合格并取得资格证书。3）焊接检测人员应持有质量技术监督局和电力行业相应检验项目资格证书，证书在有效期内。

7.2施工作业环境要求 WB36钢允许焊接的最低环境温度为-10℃；WB36、12Cr1MoV钢焊接的最低环境温度为0℃。

8、焊前准备

1）焊件对口做到内壁齐平，其对接焊口的局部错口值不应超过厚度的10%，且不大于1mm。2）对接管口端面与管子中心线应垂直，其偏斜度（折口值f）允许误差不大于2mm。3）禁止强力对口，更不允许利用热膨胀法对口，以防引起附加应力。

9、焊前预热

焊接前预热采用履带式加热器缠绕的方式进行，每侧预热加热宽度不小于3倍管道壁厚。热电偶布置：管道坡口边缘焊缝至少应布置2 支热电偶；阀门布置一个热电偶。

10、焊材选用

焊接材料采用曼彻特Mn.Mo TIG（Ф2.4焊丝）/ 1NiMo.B（Ф3.2焊条）/ 1NiMo.B（Ф4.0焊条）。打底填充层和盖面层使用1NiMo.B（Ф3.2焊条）

11、焊口点固

1）焊接方法为氩弧焊打底/手工电弧焊填充盖面（WS/DS），采取二人对称焊接。氩弧焊打底预热温度100～150℃、焊条电弧焊预热温度150～250℃。2）点焊焊点长度30～50mm；厚度不小于3mm。3）对口点固时，可先采用“定位块”法点固在坡口内，点固焊不少于3点，点固焊用的“定位块”应选用母材相同的WB36材质块。敷焊厚度不少于4mm。

12、焊接过程控制

1）焊接至“定位块”处，将“定位块”除掉，将焊点用砂轮机磨掉.不得留有焊疤、气孔、裂纹缺陷。2）施焊过程中，采用多层多道焊，单层焊道厚度≤焊条直径，焊道宽度≤焊条直径的3倍。3）施焊过程中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满。4）盖面层采用竖向多道焊接减小焊接残余应力。

13、焊后热处理

1）热处理时焊缝上下两路控温，加热器应用双片，上下分别控温，应≥两点。2）加热宽度≥管子壁厚的3倍，且≥300mm，同时应采取措施降低周向和径向的温差。3）焊接热处理的保温宽度≥管子壁厚的5倍，并尽可能增大保温区间。且应至少比加热器的安装宽度增加100mm。热处理的保温厚度以60mm～80mm为宜。4）焊接及焊后热处理恒温过程，在加热范围内，焊缝上测温热电偶之间的温差以及控温热电偶之间的温差应

14、焊后检验

1）焊工焊接完毕后进行自检合格。2）焊缝应100%无损检测（UT+MT），无损检测应符合有关标准的规定。3）每个焊缝硬度测量3 处，每处记录3点硬度值为1 组，每组的硬度波动应母材硬度，且≤母材硬+100HB。结果表明：焊接后经180min 590℃恒温热处理，焊缝中心纵向应力为218MPa，横向应力为198MPa，焊后热处理对降低焊接残余应力水平效果较好。

15、结论

1）主给水阀门存在原始铸造夹杂和未融合等缺陷，是造成阀门多处裂纹缺陷的根本原因。2）主给水阀门位置处于下降弯管与直管连接处，管道应力水平较高；3）对修复前的焊接接头进行焊接残余应力测试，测试结果表明，其存在缺陷的焊缝合线区域残余应力水平高于焊缝中心及直管侧熔合线区域；4）焊缝熔合线区域残余应力水平较高，是结构形貌造成的应力集中、散热系数与材质差异造成的热处理过程热量分布不均有关.5）在以后的检修过程中非常有必要对管道中类似的金属结构区域进行重点监督。