火电厂导汽管弯头法兰与内套管异种钢焊接工艺

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司，陕西 西安710021)

0 前言

某火电厂2号机为东方汽轮机有限公司生产的200 MW发电机组，汽轮机型号为CZK200/160-12.7/0.294/535/535型超高压、一次中间再热、三缸两排汽、直接空冷供热式。该机组于2003年12月13日投产，累计运行51 970 h。2016年在对该机组进行检修时，发现汽轮机高压缸右下部材质为ZG20CrMoV导汽管弯头法兰存在蜂窝状疏松缺陷。

为保证机组安全运行，选用材质为ZG15Cr2Mo1，规格为DN 200 mm×46 mm的弯头法兰替换原法兰，与弯头法兰连接内套管材质为1Cr11MoV。与ZG20CrMoV相比，ZG15Cr2Mo1具有更好的工艺性能，在减少铸造缺陷方面更加优越。

为获得性能良好的1Cr11MoV与ZG15Cr2Mo1异种钢接头，在弯头法兰更换过程中对法兰拆除、坡口制备、焊接过程及热处理过程进行了严格控制，焊后对焊缝进行了金相检验及无损检测，以保证焊接接头能够满足机组安全稳定运行的要求。

1 1Cr11MoV与ZG15Cr2Mo1钢焊接性分析

异种钢焊接时，一般要综合考虑两种材料的焊接性。1Cr11MoV与ZG15Cr2Mo1化学成分见表1，两者成分相差较大，造成两者力学性能差异较大。1Cr11MoV为马氏体不锈钢，其Cr含量在10%以上，该钢具有较好的抗腐蚀性能，较高的热强性能，较好的减震性能以及较小的线膨胀系数。因此1Cr11MoV是540 ℃以下汽轮机和燃气轮机叶片的常用材料。然而，该钢Cr含量较高，焊接性较差，焊前需预热至350 ℃左右，宜采用与钢号成分接近的焊条，为控制焊缝金属中的铁素体含量，含碳量在0.1%左右时，焊缝金属中Cr含量宜控制在10.0%～10.5%之间[1]。

ZG15Cr2Mo1属于2.25Cr-Mo铁素体、珠光体热强铸钢，具有良好综合性能和工艺性能，抗腐蚀性及抗高温氧化性能优于ZG15Cr1Mo，主要用于工作温度不超过570 ℃的汽轮机缸体、阀壳等[1]。……