浅谈T23焊接主要问题与对策

摘 要：本文是针对，超超临界（USC）锅炉水冷壁在运行中发现的泄漏、裂纹等问题，通过现场的勘察和理化试验分析从而对工艺改进采用合金含量更高，热强性更好的钢材代替传统统的铁素体-贝氏体耐热钢.。

关键词：超超临界;水冷壁;工艺改进;钢材代替;

中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-11-00-01

引言

在国内普通的超临界机组中，水冷壁出口的汽水温度约为420℃，正常情况下它的金属温度可能达到450℃，通常选用T12、T11等均可以满足使用要求。可是超超临界（USC）锅炉水冷壁的运行压力和温度都有明显的提高，因此，以往在亚临界和普通的超临界机组中采用的钢材已不能满足要求，需要采用合金含量更高，热强性更好的钢材，除此以外，这些锅炉的水冷壁大多是膜式壁，由于锅炉容量增大，为了提高效率，希望增大受热面积，为此需要减小管径，这样就使水冷壁变成为更大更薄的结构。如果仍采用传统的铁素体-贝氏体耐热钢，焊后就需要进行焊后热处理。对这样大而薄的平面形构件实施热处理不仅难度很大，而且构件在受热后极易产生扭曲变形，且这种扭曲变形是极难矫正的。因此，从工艺要求出发，需要采用焊接以后不进行热处理的钢材来制作。可见，用于USC锅炉水冷壁的材料不仅应该在550-570℃下具有足够的蠕变断裂强度，而且要求焊前不用预热、焊后不必热处理的焊接性良好的钢材。T23钢就是适应这种要求的材料。

一、T23钢简介

T23钢是在T22（2.25Cr-Mo）钢的基础上，通过降低碳含量和添加W（以便加强固溶强化的作用），添加V、Nb、B（起着微合金化和弥散析出强化作用）而获得的材料。

二、T23钢的焊接性

1、T23钢对冷裂纹的敏感性很低，无裂纹倾向，预热温度为室温20℃。2、T23钢具有再热裂纹倾向，敏感温度区间为600～750℃。3、T23钢具有时效倾向，时效倾向在550℃时最为明显，温度升高到600、650℃时时效倾向就消失了。4、T23钢是细晶强韧型铁素体耐热钢，焊缝韧性低以及焊缝韧性对焊接工艺参数具有敏感的特点。

三、T23钢的焊接工艺评定

目前已做的T23钢的焊接工艺评定项目 （焊材采用德国蒂森公司生产的UnionIP23焊丝和ThermanitP23焊条）

1、GTAW（Ws）预热、不做焊后热处理。2、GTAW（Ws）预热、做焊后热处理。3、GTAW/SMAW（Ws/Ds）预热、不做焊后热处理。4、GTAW/SMAW（Ws/Ds）预热、做焊后热处理。5、GTAW（Ws）预热、缓冷。6、GTAW（Ws）不预热、缓冷以上工艺评定后的各项性能指标（拉伸、弯曲、硬度）都合格。

四、在工程上采用的T23钢的焊接施工流程

对口检查 预热点焊 焊接 焊工自检热处理无损检验专检。

五、T23钢在工程应用中暴露的问题

泄漏的部位有设备焊口、设备焊缝，水冷壁管鳍片焊拼缝等。其中水冷壁与鳍片焊缝接合部位焊缝引起泄漏约占60%以上。

T23钢在工程应用中会暴露出裂纹，泄漏点。

原因初析：省煤器悬吊管断裂分析：据中试所对断口形貌观察发现微观形貌上没有韧窝撕裂特征，同样无明显塑性变形。断口呈较为典型的脆性断裂特征，人字花样收敛于（裂源）悬吊管与铁件连接焊缝近热影响区。结论（1）表面硬度及金相组织显示管材组织上存在有一定的不均匀性;（2）悬吊管材质相对伸长率略低表明管材的抗塑性变形能力相对不高;（3）造成悬吊管断裂的原因可能与断裂处焊缝焊接影响有关。

对策：1、T23钢焊接工艺的改进。（1）水冷壁管焊接工艺宜改为：焊接方法GTAW，火焰加热，预热温度为100～150℃，层间温度≤300℃，盖面层为多道焊，焊后缓冷。① 焊前适当加宽预热温度范围和时间以确保焊接区域的预热温度为100～150℃，冬季作业环境温度偏低，预热温度应适当提高。② 层间及盖面层焊接应严格控制热输入量和层间温度，以提高焊缝的韧性。 ③ 焊后用保温棉覆盖整个焊缝使焊接接头均匀冷却。

（2）对焊缝成型要求。① 焊缝外观成型要求圆滑过渡无咬边缺陷。焊缝的盖面宜一层多道，可克服咬边缺陷，避免T23钢对焊趾尖角缺陷的敏感。② 管内根部焊缝成型力争平整，不宜过透。USC锅炉水冷壁管的温度和压力高，管内根部焊缝过透会导致介质通流截面减小，引起水冷壁超温而爆管。

2、改进水冷壁拼缝和水冷壁管与刚性过渡梁设计结构的合理性，在保证强度的前提下，尽量减少焊接工作量。（1）其中水冷壁与鳍片焊缝接合部位焊缝引起泄漏约占60%以上，其原因与结构设计不合理有关。建议锅炉厂在保证部件强度的前提下;尽量减小焊接工作量。（2）水冷壁密封嵌条锅炉厂供给现场只有一种规格，装配时容易引起装配间隙多大，导致焊接填充金属量大，焊接热输入量也随之增大，这对T23钢十分不利同时易造成焊接缺陷，这也是引发泄漏的重要原因。建议锅炉厂提供多规格的密封嵌条，以减小现场装配间隙，确保密封件的焊接质量。

3、密封铁件的焊接工艺。在施工过程中对水冷壁密封铁的装配工艺和焊接工艺一直不重视，施工工艺十分粗糙。而超超临界机组的水冷壁温度和压力高。与水冷壁连接的拼缝和与刚性过渡梁之间的铁件焊缝其特点是焊接工作量大，焊缝布置密集有的又交叉重叠，而T23钢对热输入量十分敏感。故必须对密封铁件的焊接工艺提出更高的要求：（1）水冷壁密封铁件焊应执行分散多点焊的原则，焊接时宜采用分段焊工艺，以减少焊接区的热输入量，降低焊接残余应力和减少焊接变形。（2）焊前对焊接区域适当预热，宜采用小直径焊条，与T23管侧的焊缝应无咬边缺陷焊缝应圆滑过渡。（3）密封嵌条装配时应与管填实，严格控制装配间隙尺寸以减小焊接时对T23钢管侧的热输入量和焊接缺陷。

总结：通过对工艺的改进采用合金含量更高，热强性更好的T23钢，此钢用于USC锅炉水冷壁的材料时在550-570℃下具有足够的蠕变断裂强度，而且要求焊前不用预热、焊后不必热处理的焊接性良好性能。

参考文献：

[1]杨富 章应霖 任永宁 李为民编著《新型耐热钢焊 接》[S]北京：中国电力出版社，2006

[2]DL/T869-2004《火力发电厂焊接技术规程》[S].北京：中国电力出版社，2004

[3]DL/T819-2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》[S].北京：中国电力出版社，2002

[4]DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》[S].北京：中国电力出版社.2004

[5]姜求志.王金瑞主编《火力发电厂金属材料手册》北京：中国电力出版社，2000

作者简介：刘志晨 男 （1986年--）大专学历，助理工程师。主要从事火力发电机组工程焊接专业技术管理工作。