主蒸汽滤网三通角焊缝现场修复焊接及热处理工艺研究与应用

高如云　李成

摘 要：滤网三通是电站主蒸汽系统中的关键设备之一，其体积大、结构不对称等造成了对其进行修复的难度较大。本文通过对电厂主蒸汽滤网三通角焊缝现场处理的研究和实践，初步探索对于电站这种异型结构现场进行焊接、热处理修复的方法和思路。实践证明，对于这种异型结构的热处理应充分考虑热处理造成的结构温度场分布不均匀，热处理应力大等问题，因此在进行工艺设计中应充分考虑热处理功率、升温速度等因素。

关键词：异型结构 检修 热处理 计算模拟

中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

随着我国超临界、超超临界机组的广泛推广使用，我们对一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越来越多，同时在电站使用过程中也发现这些材料的一些问题，需要在电厂检修期间解决。

某电厂主蒸汽管道系统采用SA335-P91材质，主蒸汽工作温度548 ℃，设计压力17.46 MPa。2008年检修中发现汽机房主蒸汽系统滤网三通（材料为SA335-P91）连接的疏水管（材料为10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值为119 HB。为保证电站安全运行同时考虑到检修工期，电厂方要求进行现场更换疏水管为SA335-P91材料，部件结构尺寸见图1。

本次焊接、热处理的技术难点：（1）与接管相连的是一个体积和质量非常大的三通，因此热处理所需要的加热功率要余量充分，否则达不到热处理的效果。（2）材料为SA335-P91，同时加上环境温度较低，对其焊接和热处理的要求很高。（3）三通本体的结构不对称，造成热处理加热器布置的困难，热源分布不均匀。（4）三通本体材料经过多年运行使用后硬度均有所下降（最低硬度达到193 HB），应防止母材硬度下降至低于标准要求的180 HB下限。（5）网三通在使用过程中对密封性的要求很高，处理不当将会造成滤网三通变形、密封不严直接造成设备无法使用的后果。

经过分析现场处理的技术问题，解决的关键点就集中在了如何控制热处理过程中的温度场分布的问题上，主要应解决以下问题：（1）加热功率余量充足，满足角焊缝的处理要求。（2）角焊缝金属温度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向温差小于10 ℃。（4）三通轴向温度梯度合理。

1 工艺计算

1.1 加热功率选择及分配

2 焊接修复与热处理过程

2.1 主要参数控制

（1）预热温度。

钨极氩弧焊：180 ℃；手工电弧焊：230 ℃

（2）焊接参数。

（3）层道间温度。

钨极氩弧焊：180 ℃～220 ℃；手工电弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后热处理。

热处理设备：DWK-C-360 KW

马氏体转变温度：90 ℃～100 ℃；马氏体转变时间1.5 h；

升降温速度：马氏体转变后的升降温速度为75 ℃/h；

焊缝最终高温回火温度：760 ℃，恒温时间6 h。

2.2 热处理过程分析

（1）加热功率余量较充分，角焊缝温度的升温过程能够按照工艺设计进行。

（2）热处理过程中内外壁温差最大值出现在升温至349 ℃处，ΔTc=21 ℃。当达到恒温阶段时，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。内外壁温差在热处理过程中符合工艺设计要求。

3 处理结果

（1）所有角焊缝热处理后的硬度均低于270 HB。

（2）热处理后三通母材硬度未发生明显的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）热处理后滤网三通密封面变形最大处为0.05 mm，未对设备的使用造成影响。

4 结语

电站在生产检修过程中会遇到一些尺寸较大、结构不对称以及受工件形状影响而无法正常布置加热器等异型结构焊缝的返修。对于这些焊缝的处理，在条件许可的情况下应尽量安排返厂（制造厂）进行整体热处理。当受到各种因素影响，需要在现场进行处理时，应根据工件的实际情况进行科学合理的工艺设计。本次处理过程中主要从以下几个方面着手，以供参考。

（1）加热功率余量应充分，加热功率分配应合理。

（2）升温速度的选择应充分考虑工件的结构特点，避免由于热处理对工件造成较大的热应力。

（3）施工过程应严格按照制定的工艺文件执行，特别是对于热电偶的布置、加热片的固定等，必要时应设置合理的工装辅助进行固定。

参考文献

[1] 瓦卢瑞克·曼内斯曼钢管公司[Z].T/P91手册，2001.

[2] 姜求远，王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M].中国电力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint

摘 要：滤网三通是电站主蒸汽系统中的关键设备之一，其体积大、结构不对称等造成了对其进行修复的难度较大。本文通过对电厂主蒸汽滤网三通角焊缝现场处理的研究和实践，初步探索对于电站这种异型结构现场进行焊接、热处理修复的方法和思路。实践证明，对于这种异型结构的热处理应充分考虑热处理造成的结构温度场分布不均匀，热处理应力大等问题，因此在进行工艺设计中应充分考虑热处理功率、升温速度等因素。

关键词：异型结构 检修 热处理 计算模拟

中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

随着我国超临界、超超临界机组的广泛推广使用，我们对一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越来越多，同时在电站使用过程中也发现这些材料的一些问题，需要在电厂检修期间解决。

某电厂主蒸汽管道系统采用SA335-P91材质，主蒸汽工作温度548 ℃，设计压力17.46 MPa。2008年检修中发现汽机房主蒸汽系统滤网三通（材料为SA335-P91）连接的疏水管（材料为10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值为119 HB。为保证电站安全运行同时考虑到检修工期，电厂方要求进行现场更换疏水管为SA335-P91材料，部件结构尺寸见图1。

本次焊接、热处理的技术难点：（1）与接管相连的是一个体积和质量非常大的三通，因此热处理所需要的加热功率要余量充分，否则达不到热处理的效果。（2）材料为SA335-P91，同时加上环境温度较低，对其焊接和热处理的要求很高。（3）三通本体的结构不对称，造成热处理加热器布置的困难，热源分布不均匀。（4）三通本体材料经过多年运行使用后硬度均有所下降（最低硬度达到193 HB），应防止母材硬度下降至低于标准要求的180 HB下限。（5）网三通在使用过程中对密封性的要求很高，处理不当将会造成滤网三通变形、密封不严直接造成设备无法使用的后果。

经过分析现场处理的技术问题，解决的关键点就集中在了如何控制热处理过程中的温度场分布的问题上，主要应解决以下问题：（1）加热功率余量充足，满足角焊缝的处理要求。（2）角焊缝金属温度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向温差小于10 ℃。（4）三通轴向温度梯度合理。

1 工艺计算

1.1 加热功率选择及分配

2 焊接修复与热处理过程

2.1 主要参数控制

（1）预热温度。

钨极氩弧焊：180 ℃；手工电弧焊：230 ℃

（2）焊接参数。

（3）层道间温度。

钨极氩弧焊：180 ℃～220 ℃；手工电弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后热处理。

热处理设备：DWK-C-360 KW

马氏体转变温度：90 ℃～100 ℃；马氏体转变时间1.5 h；

升降温速度：马氏体转变后的升降温速度为75 ℃/h；

焊缝最终高温回火温度：760 ℃，恒温时间6 h。

2.2 热处理过程分析

（1）加热功率余量较充分，角焊缝温度的升温过程能够按照工艺设计进行。

（2）热处理过程中内外壁温差最大值出现在升温至349 ℃处，ΔTc=21 ℃。当达到恒温阶段时，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。内外壁温差在热处理过程中符合工艺设计要求。

3 处理结果

（1）所有角焊缝热处理后的硬度均低于270 HB。

（2）热处理后三通母材硬度未发生明显的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）热处理后滤网三通密封面变形最大处为0.05 mm，未对设备的使用造成影响。

4 结语

电站在生产检修过程中会遇到一些尺寸较大、结构不对称以及受工件形状影响而无法正常布置加热器等异型结构焊缝的返修。对于这些焊缝的处理，在条件许可的情况下应尽量安排返厂（制造厂）进行整体热处理。当受到各种因素影响，需要在现场进行处理时，应根据工件的实际情况进行科学合理的工艺设计。本次处理过程中主要从以下几个方面着手，以供参考。

（1）加热功率余量应充分，加热功率分配应合理。

（2）升温速度的选择应充分考虑工件的结构特点，避免由于热处理对工件造成较大的热应力。

（3）施工过程应严格按照制定的工艺文件执行，特别是对于热电偶的布置、加热片的固定等，必要时应设置合理的工装辅助进行固定。

参考文献

[1] 瓦卢瑞克·曼内斯曼钢管公司[Z].T/P91手册，2001.

[2] 姜求远，王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M].中国电力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint

摘 要：滤网三通是电站主蒸汽系统中的关键设备之一，其体积大、结构不对称等造成了对其进行修复的难度较大。本文通过对电厂主蒸汽滤网三通角焊缝现场处理的研究和实践，初步探索对于电站这种异型结构现场进行焊接、热处理修复的方法和思路。实践证明，对于这种异型结构的热处理应充分考虑热处理造成的结构温度场分布不均匀，热处理应力大等问题，因此在进行工艺设计中应充分考虑热处理功率、升温速度等因素。

关键词：异型结构 检修 热处理 计算模拟

中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0098-02

随着我国超临界、超超临界机组的广泛推广使用，我们对一些新型材料（如P91、P92、T23/T24等）性能的了解也越来越多，同时在电站使用过程中也发现这些材料的一些问题，需要在电厂检修期间解决。

某电厂主蒸汽管道系统采用SA335-P91材质，主蒸汽工作温度548 ℃，设计压力17.46 MPa。2008年检修中发现汽机房主蒸汽系统滤网三通（材料为SA335-P91）连接的疏水管（材料为10CrMo910）硬度偏低，硬度最低值为119 HB。为保证电站安全运行同时考虑到检修工期，电厂方要求进行现场更换疏水管为SA335-P91材料，部件结构尺寸见图1。

本次焊接、热处理的技术难点：（1）与接管相连的是一个体积和质量非常大的三通，因此热处理所需要的加热功率要余量充分，否则达不到热处理的效果。（2）材料为SA335-P91，同时加上环境温度较低，对其焊接和热处理的要求很高。（3）三通本体的结构不对称，造成热处理加热器布置的困难，热源分布不均匀。（4）三通本体材料经过多年运行使用后硬度均有所下降（最低硬度达到193 HB），应防止母材硬度下降至低于标准要求的180 HB下限。（5）网三通在使用过程中对密封性的要求很高，处理不当将会造成滤网三通变形、密封不严直接造成设备无法使用的后果。

经过分析现场处理的技术问题，解决的关键点就集中在了如何控制热处理过程中的温度场分布的问题上，主要应解决以下问题：（1）加热功率余量充足，满足角焊缝的处理要求。（2）角焊缝金属温度下限不低于740 ℃，上限不高于780 ℃。（3）三通壁厚方向温差小于10 ℃。（4）三通轴向温度梯度合理。

1 工艺计算

1.1 加热功率选择及分配

2 焊接修复与热处理过程

2.1 主要参数控制

（1）预热温度。

钨极氩弧焊：180 ℃；手工电弧焊：230 ℃

（2）焊接参数。

（3）层道间温度。

钨极氩弧焊：180 ℃～220 ℃；手工电弧焊：230 ℃～280 ℃

（4）焊后热处理。

热处理设备：DWK-C-360 KW

马氏体转变温度：90 ℃～100 ℃；马氏体转变时间1.5 h；

升降温速度：马氏体转变后的升降温速度为75 ℃/h；

焊缝最终高温回火温度：760 ℃，恒温时间6 h。

2.2 热处理过程分析

（1）加热功率余量较充分，角焊缝温度的升温过程能够按照工艺设计进行。

（2）热处理过程中内外壁温差最大值出现在升温至349 ℃处，ΔTc=21 ℃。当达到恒温阶段时，ΔTc逐步降低并低于10 ℃。内外壁温差在热处理过程中符合工艺设计要求。

3 处理结果

（1）所有角焊缝热处理后的硬度均低于270 HB。

（2）热处理后三通母材硬度未发生明显的下降，最低硬度也大于190 HB。

（3）热处理后滤网三通密封面变形最大处为0.05 mm，未对设备的使用造成影响。

4 结语

电站在生产检修过程中会遇到一些尺寸较大、结构不对称以及受工件形状影响而无法正常布置加热器等异型结构焊缝的返修。对于这些焊缝的处理，在条件许可的情况下应尽量安排返厂（制造厂）进行整体热处理。当受到各种因素影响，需要在现场进行处理时，应根据工件的实际情况进行科学合理的工艺设计。本次处理过程中主要从以下几个方面着手，以供参考。

（1）加热功率余量应充分，加热功率分配应合理。

（2）升温速度的选择应充分考虑工件的结构特点，避免由于热处理对工件造成较大的热应力。

（3）施工过程应严格按照制定的工艺文件执行，特别是对于热电偶的布置、加热片的固定等，必要时应设置合理的工装辅助进行固定。

参考文献

[1] 瓦卢瑞克·曼内斯曼钢管公司[Z].T/P91手册，2001.

[2] 姜求远，王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M].中国电力出版社，2001.

[3] Sumitomo metal ltd.Sumitomo boiler tubes&pipe[R].2004.endprint