火电机组焊接技术的发展及质量控制.pdf

专 题 讨 论 雹晖梭 第4 0 卷 3 早期 的 9 C r 一 1 Mo和 1 2 C r 一 1 Mo钢 。 全部 调质状态 供货 ， 使 用温度 在 6 0 0 c C 以下 ， 这 类钢可 以说是热强钢的第二代产 品。 南于其含碳量及 合金元 素含量很 高 ， 焊接性 变得很差 ， 在 焊接过程 中 焊 接T 艺 的严谨 性 是 其突 的特点 。 预热 、 焊 接 严 格 限制焊接 热输入 量 、 冷却 到马 氏体 转变 温度 以下 一 定 时间后必须 马上升温进行 焊后热处 理是其典 型 的工艺过 程 。 研究 方 向是 以克服焊接冷 裂纹为重 点 。 4 改 良型 9 Cr l Mo钢 。 这类 钢是热 强钢 的第 三代 产 品 ， 其 主要 特点是 降低 了含碳 量 ， 同样 是 多元 复 合强 化 ， 但 各 合 金元 素含 量 控制 极 其 严格 ， 从 而 改 善 了钢 的 塑 、 韧 性 和 焊接性 ， 提 高了钢 的高温稳定性 。 在此类 钢的焊接 中 使用 的焊接 工艺 必须 经过评 定 ， 评定 的依 据不 再 是 一 系列常 温力学性 能 ， 而把 重 点放在 验证 焊接 接头 能否 获得 预期 的塑韧性 和金 相组织 。 此 类钢对 焊接 工 艺 的严 谨 性 要 求 比早 期 的 9 C r 一 1 Mo钢 更 高 ， 焊 接热输 入量要 求 更严 格 ， 焊 后 热处理 的 温度 和保 温 时 问对 焊接 接头 的韧 性有 很大 影响 ， 必 须给予 足够 重视 。 5 T 9 2 ／ P 9 2 N F 6 1 6 和 T 1 2 2 ／ P 1 2 2 H C M1 2 A 钢。 是对 T 9 l ／ P 9 1钢 以及 1 2 C r 一 1 Mo钢继 续进 行研 究和 改进定 型 的新 一代 热 强钢 ， 可 以说是 热强 钢 的 第 四代 产 品。其主要 特点 是添加 了 W 元素 ， 降低 了 M o等影响高温 稳定性 的元素 ， 用控 轧技术 改 良了轧 制 工艺 ， 使 钢 材 的高 温 稳定 性方 面 h了一 个 档 次 ， 其 6 2 0℃时 的持 久强 度 比 T 9 1 ／ P 9 1 提 高 了近 4 0 ％。 国 内大 型 电站 锅 炉生 产 厂及 施 T 单 位 已经 完 成 了 T 9 2 ／ P 9 2钢 的焊 接工 艺 评定 ， 已经 广泛 应用 于 超超 临界 机组 。 f 6 S u o e r 3 0 4 H、 T P 3 4 7 H F G、 2 5 C r 一 2 0 N i N h N H R 3 C 和 2 0 C r 2 5 N i l ． 5 Mo N b T i N N F 7 0 9 等新型奥 氏体耐热 钢 。 研究 表明 ， 将 T i 、 N b 、 M o等元 素形成 的稳定碳化 物 固溶 ， 然 后 使它 们 在 晶 内弥散 析 出 ， 不 仅 可 以 改 善 抗 晶问腐 蚀 能 力 ， 也 可 以提 高 蠕 变 断裂强 度 ； 除 了 T i 、 N b 、 Mo等 元 素 形 成 的稳 定碳 化 物 同溶 后 在 晶 内时效 析 出可 以 提高强 度 以外 ， 还有 多种 多样 的 脱 溶沉 淀现 象也 可 以用 来 提高 强度 。 T i 、 N b 、 M o 、 C r 等 元 素 ， 除 了形 成碳 化 物 以外 ， 还 会 促使 析 出金 属 问化合物 X、 V等相 。 而 N i 、 C等元素有促 使 M2 a C 6 沉 淀 的作 用 ； 元素 N b 、 Mo则 会促 使 M2 3 C 6转 变 成 M6 C [ F e ， C r 3 N b 3 C ] 型金属问化合物。 沿着这些思 路 ， 利 用多 种 多样 的脱溶 沉 淀 现象 ， 近 年来 开 发 了 S u p e r 3 0 4 H、 T P 3 4 7 H F G、 2 5 C r 一 2 0 N i N b N H R 3 C 和 2 0 C r 2 5 N i l ． 5 Mo N b T i N N F 7 0 9 等高温蠕变强度较高 的新型 奥 氏体 耐热钢 。 2 电站 焊 接 技 术 的发 展 随着 电力 工业 的迅 速 发展 ， 大 容量 、 高参 数 的 火 电机组 不断 涌现 。 大 机组 已成为我 国火力 发 电的 主 要力 量 ， 在 国家 “ 优 先 发展 水 电 ， 继 续发 展火 电 ， 适 当发 展核 电”的方 针指 引 下 ， 今 后安 装 的火 电 机 组 主要是 6 0 0 MW 、 1 0 0 0 MW 级 的超 临界及 超超 临 界 压力机组 。 火 电站焊 接工作 的对象 、 任 务 、 条件都 发 生了质 的变化 ， 其 主要技 术特点 有 1 焊接 工作量不 断增 大 ， 焊接 管理 逐步走 向专 业化 管理 的模式 。 我 国火 力发 电机组 的单机 容量 由 2 0世 纪 5 0年 代 的 2 5 MW 机 组 变化 为 本世 纪 初 的 1 0 0 0M W 机 组 ， 单 台机组 的焊 口数量 也 由几 千道增 至 5万多道 只 限于受监 焊 口 。 在 2 0世纪 9 0年代 以前 ， 各 电建公 司焊 工基 本 上都是本 单位 自己培训 的 ， 各单位 焊接多 以锅炉 、 汽 机班组 的分散形式 现 。 进 入世纪 之交 ， 焊工开始 市 场 化 ， 各单 位 在保 留 自有 焊 工 的 同时 ， 开始 借 用社 会化 的资 源 ， 焊 工多数 以 专业 化 的形 式进行 管理 。 2 新 的钢 材层 出不穷 。 随着 发 电机组规模 压力 增大 、 温度 提高 ， 各种新 钢种 应运而 生 。 近几 年应用 的 新 钢 种 主要 有 P 2 3 ／ T2 3、 P 9 1 厂 r 9 1 、 P 9 2 ／ 3 9 2、 P1 2 2 ／ T1 2 2、 S u p e r 3 0 4 H、 T P 3 4 7 HF G、 HR3 C等 。 现代 高强度 钢 的发 展趋势 有 以下几 个特 点 走 多元 素微合 金 化 的路 子 ， 为 了在提 高强 度 的同时尽 量不 损失 塑韧性 ， 在 加 入合金 元素 的 同时降低 了含 碳 量 ， 以保证 焊 接性 ； 在 钢 的 生产 过 程 中采 用 调质 热 处理 状 态供 货 ， 使 钢 的综 合 性 能更 好 ； 在 更 高级 别钢 的生产 过 程 中使 用 了控轧 技术 ， 极 细 的晶粒保 证钢 材获得 更优 异 的性 能 。 3 焊接 质量 更 注重过 程控 制 。 在 9 C r l Mo钢 的 应用 过程 中 ， 通 过接 触 国外更 高层 次 的技术 资料 和 几 十年 的焊接 经验 ， 使 焊接人 员 观念发 生 了重要转 变 焊 接 _丁艺 与 操作 工 艺不 是 一 回事 ， 在此 类 钢 的 焊接中， 焊工操作工艺的重要性已经退居其次； 使用 的焊接工 艺必 须经 过评 定 ， 评 定 的依据 不再 是一 系 列 常温力 学性 能 ， 而把 重点放 在验 证焊 接接 头能 否 获得 预期 的 塑韧性 和金 相组织 ； 焊 接此 类钢应 该在 焊 接工艺 的全过 程严 格受控 。 此 类钢 对焊接 工艺要 求 更 为严 谨 ， 焊 接热 输 入量 的要求 更 严 格 ， 焊 后 热 ■ ； 聋 蠢 蓁 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 专题讨论 朱志前等 火 电机组焊接技 术的发展及质量控制 第 8期 处理 的温度 和 保 温时 间 对 焊接 接 头 的 韧性 有 很 大 影响 ， 必须 给予足 够重视 。 4 新 设备 、 新丁 艺层 出不穷 。 a ．自2 0世纪 9 0年 代 以来 ， T 厂化 配管 的 比例 日益提高 ， 埋弧 自动焊T艺开始应用在高温 、 高压 管道上 ， C O 气体保 护焊 开始大 量应 用于结 构件 、 管 板半 自动焊 在凝 汽器 管板 的焊 接 ， 新1 二 艺 的应用 有 效提 高 了工 作 效率 ， 减 轻 了工 人 劳动 强 度 ， 提 高 了 T作 质量 ； b ． 采用 新 型 电子整 流 逆 变式 焊 接 电 源 ； c ． 全 面推 广远红 外线辐 射 自动控 温加热 技术 。 电脑 自动控 温 和 自动记 录为 切 实可 行 地 提 高热 处 理 过 程 的质 量控 制效 果 、 减少人 为 因素 对热 处理 过程 的 影响起 到 了很好 的作用 。 5 焊 接 管理 更 加 规范 化 、 制 度 化 。 随 着科 技 的 发展及 I S O 9 0 0 0质 量 管理体 系在 中 国的推 广普及 ， 在提 高 T作 效 率 的 同时也 极 大 地 提 高 了焊 接 管 理 的规 范化程 度 。 3焊接 质 量 控 制 3 ． 1 人 员 工程 想要 有 良好地 焊接 质量 ， 必 须要 有 一个 良 好 的质量 管理体 系 和一支 高素 质 的工人 队伍 。 计 划 经济 时期 所 制 定 的丁期 在市 场 经 济 下被 严 重 压缩 。 只 要设 备 到 位 就最 大 限度 的压 缩 期 ， 给施 工方 的 质量 、 安全 造 成 巨大 的 冲击 。 要 有 好 的 质量 ， 必须 要有 各项 资源 保证 ， 包 括人 力 资源 、 机具 资 源 、 材料 资源 。 充 足 的资 源量 需 要 管理 者 对 工作 量 有较 大 预见 性 ， 不 能 简单 的依 靠 图纸 去 确 定 ， 要 考虑 到施 工的难 度 ， 也要 考虑 到铁 T 的人力 资 源分 布以及施_T的高峰与相对低谷， 调动人力资源时要 考 虑到不可 避免 的短 期 人员 窝 r， 这 对管 理者 的素 质提出了极高的要求。 从 质 量 、 安 全 、 进 度 的角 度 讲 各 专业 人 力 资 源 都 必须 是充足 的 ， 很难 想象 长期 疲 劳作 业 的人员 能 生 产 出高质量 的产 品 。 不 同专业 的人 员必须 成一 定 的 比例 ， 如果 比例 失调不 是 造 成人员 窝 _丁就 是工期 滞后或质量下降， 对企业来说都是一种损失 。 铁工 的不足会 造成对 口质量 的下 降 ， 焊工 的不 足会 造 成 焊 口质量 的下 降 ， 热 处理 工 的不 足会 造成 焊接 硬度 及力学 性 能下 降 ， 检 验人 员 的不 足会 造成误 判 率 的 提 高 。 各 专 业人 员 都 应具 有 连续 性 ， 不应 有 断层 现 象 ， 既 要注重 后 备力 量 的补充 又要 注 重 中坚 力 量 的 提 高 ， 既要 注 重后 备 力 量 的培 养 ， 又要 注 重 解 除 中 坚力 量 的后顾 之 忧 ， 使 其 能 专 心工 作 。 培 养一 个 高 压焊 工 极 其不 易 ， 企业 需 要 付 出多 年 的 心 血 ， 焊 T 的1 二 作 又 是极 其 辛 苦 的 ， 企业 应 采 取 灵 活 的机 制 ， 避免 人才 流失 。 人 员的质 量意 识是 质 量控 制 的重点 ， 没 有好 的 质量 意识 ， 精 品工程根本无从谈起 。 质量意识 的提 高属 企业 质量 文化 的核 心 ， 其一 旦 形成 就会 处 于 比 较稳 定 的状态 。 倘 若 缺 少 主动 、 自觉 提 高 产 品质 量 的积极 性 ， 再先 进 的管 理方 法 和规 章制度 也 得不 到 职工持 久的支持 和执行 。 一种 文化 的形成是漫 长的 ， 由于特 殊的历史 原 因 ， 焊 丁的文化 素质普遍 不高 ， 其 质量 意识 的提 高更 是需 要一 个 漫长 的过 程 ， 需要 焊 接管理者不懈地努力。 由于机组温度压力参数的提 高使 得焊接 丁 作量 大 幅增加 、 新 钢 种 的出现 对焊 接 1 二 艺要 求更 为 严格 ， 迫 切需 要企 业有 充 足 的焊工 资 源且具 备更 高 的质量 意识 。 3 ． 2机 具 “ 工 欲善 其事 、 必先 利其 器 ”。 没 有 良好 的机 械 和工器具 ， 再好 的T 人也生 产不 出优 良的产 品。 采 购 部 门必须优 选供货 厂家 ， 购 买质量优 良的氩 气表 、 焊 枪 、 焊 把 、 面 罩等 ， 目前 电力施 丁 焊接 仍 以手 工操作 为主 。 由于机组 焊接 与热 处理 工作 量 的增 加 和新钢 种 热处 理工 艺 的复杂 性 ， 必然 导致 焊 机和 热处 理机 需 求量 的增 加 ， 所 以必须保证 足够 的机械资源 。 热处 理 机及 焊机 应经 常维 护 ， 保 证其 使用性 能 良好 。 3 ． 3 材 料 1 采 购管 理 。 焊接材料 的采购人员 应具备足够的焊接材料 基本知 识 ， 了解 材料在焊 接生产 中的用途及 重要性 。 采购焊材 时优选供货厂家 ， 选取信誉好 的长期供货商 ； 焊 材供 货商 应 提供 焊 接 材料 的 质量 证 明书 ， 对 P 9 1 等新 型钢 种 的焊接 材 料应 提供 其焊 接工 艺 、 热处 理 工艺 以及连续冷却转变曲线 C C T曲线 等资料 ； 焊 接 材料 入库 前 应按 规 定进行 验 收 ； 热 处理 加热 器质 量 应符 合 D L ／ T 8 1 9 - 2 0 0 2火力 发 电焊 接热 处理 技术 规 程 的规定 。 2 储 藏发 放管 理 。 入库 的焊接 材料 要 有 明显 的标记 ； 储 存库应 保 持 适宜 的温度及 湿度 ， 室 内温度应 在 5℃以上 ， 相对 湿 度不 超过 6 0 ％。 焊 材保 管及发 放人 员应 做好 干湿 度记 录 、 烘 干 记录 、 焊材 发放 、 领用 、 回收记 录。 热处 理加 热器 应按 不 同规 格进 行摆 放 ， 烧坏 的加 热器 应 进 行 回收并单 独放 置 。 w w w . b z f x w . c o m 专 题 讨 论 雹珲墩 第 4 0 卷 3 使 用管理 焊 _ 『 在领 用 焊条 丝 量应 仔 细 核 对 ， 防止 错发 焊材 。 焊 接技 术人 员及班 组长应 对焊 接材料 的使用 进行 必要 的检查 监督 ， 确保焊 接材料 的正确使用 ， 防 止 由于焊 接材 料 管理 不 善 发生 质 量事 故 。 热 电偶 、 记 录仪等 计量 器具应按 规 定进行 检定 。 3 ． 4 方 法 自动 焊在 安装现 场 的应用有 较 大局 限性 ， 主体 工作 仍然 要依靠 手T 焊接 完成 ， 气焊 基本 被 工艺 先进 的氩 弧焊 所取代 ， 焊 接质量 控 制对象 手要 是手 1 电弧焊 和手T 钨极氩 弧焊 。 两者 控制 的重点 是执 行 n r 艺评定 的严格 性 ， 克服 传统 上T 艺评 定与施 T 现场 参数不 一致 的现象 。 对 于密 封等 结 构 焊缝 ， 为减 轻 T人 劳动 强度 。 应推 广使用 效率 较高 的半 自动焊 机 ； 对于 凝汽器 不 锈钢 管板焊 接等 能够使 用 自动焊 的部 位 ， 建议 使用 自动 焊 ， 提 高质量 的 同时有 利于 减少对 人 力资 源的 需 求 量 。 对于 施 r 企 业 的焊 接 工作 者 来说 ， 要 经 常 了解 国 内焊 接 动 态 ， 加快 新 产 品 、 新 _ l 艺 在 生产 中 的应 用 ， 减 轻一 I 人 劳 动强度 ， 提高 产品焊 接质量 。 热处理 在 条件允许 时 应尽量 采用 电加 热处 理 ， 其对 升 降 温速 度 、 温 度 的控 制 比火 焰 处理 要 精确 。 焊 T及 热 处理 人 员 均应 持证 t 岗并 严 格 按 作业 指 导 书要求施 T 。 焊接及 热处 理T艺 方 面也属 方法 控制 的范 畴 。 对 口、 预热 、 焊接 、 热处 理 、 无 损检 测 检验 都要 严格 按作 业指 导书要 求进行 。 丁艺制定 必须 严谨 、 详细 ， 有据 叮依 。 T序之 间必 须严 格遵循 “匕 道 工序 不合 格不 移交 下一 1 _ 序 ， 下一 r序在 道 工序 不合 格之 前不 进行 ”的原则 。 3 ． 5 环 靖 从技术 角度 分析 ， 对焊 接影 响较 大的环 境 因素 主要是 环境 温度 、 风力 、 雨雪 。 应采 取措施减 小焊接 场所风力 ， 现 场风速应符 合 G B 5 0 2 3 6 1 9 9 8中 2 _ 0 _4 ． 2 的规 定 ； D I Z F 7 5 2 - 2 0 0 1 火力发 电 厂异 种钢 焊接技 术规程 、 D L ／ T 7 5 4 2 0 0 1 锅线 线焊接技 术规 程 与 D I ／ F 8 6 9 2 0 0 4 火 力发 电厂焊 接技 术规 程 都根 据 钢材 的不 同对 最低 环境温 度做 出了不 同的规定 。 在 施 丁时 必须保 证焊 接环 境条 件符 合技术 要求 ， 从 而 为保证 产 品焊 接质 量创造 良好条 件 。 从 管 理 角度 分 析 ， 要创 优 质 工程 ， 现 场必 须 有 一 个 良好 的文明施1 - 环境 ， 必须有一个 整洁有序 、 忙 而不乱 的施丁 现场 ， 否则创优 质丁程就 是一 句空话 。 4 结论 焊 接材料 及技 术 的发展 日新 月异 ， 为广 大火 电 焊接T 作者 提供 了施展 才华 的舞 台。 焊接工 作者 必 须与 时俱 进 、 不 断 学 习 ， 从 各 个环 节 人 手严 把 质量 关 ， 为焊 接 质量 的提 高提 供技 术 支持 ， 为 火 电机组 的高效 稳定运 行 提供奠 定坚实基 础 。 参 考 文 献 【 1 】 杨富 ， 李为民， 任永宁． 中国电站焊接五十年【 A ] ． 与时俱 进 追求 卓越 一一 中罔机 械 T程 学会 焊接 学 会 四 十周年 、 中困焊接协会十五周年纪念文集【 C J ． 1 出版地不详] ， 2 0 0 2 ． 1 ’， ，， ， ’ ’ ’ ， l i pll ， ，， ， ’ ， ，● l ll l ll l l ， l l ， ，1 ’， l l， l ， ， l ， ， l ， l’ ， ll ， ， l ，l ， l l ll l ，l ’ l ， Pag e 18 4 ． 2焊 接 及 相 关 设 备 标 定 问题 在 B OP 程 中个 别 分包 商在产 品焊 接过 程 中 所用 的设 备没有 经过 标 定 ， 也 有 的分包 商焊 接设备 虽 然经 过 了标 定 ， 但 标 定 日期 已经过 期 ， 没有 及 时 对标定过期的设备进 重新标定 。 4 ． 3 焊接文件执行问题 南于核 电 的大发 展 ， 需要 大量 的焊接人 员 ， 现在 从事 核 电焊接 的人 员能 力和 素质 参差 不齐 ， 核 电丁 程分 包商 的焊 T虽 然取 得资格 证 ， 但个 别分 包商 的 个 别焊丁 素质偏 低 ， 存在 不按 拟定 的焊 接T 艺执 行 的情 况 。 还 有就是 在标 准 、 技 术文件 执行过 程 中 ， 由 于个别 分包商 的焊 接技 术人 员 的能力 和水 平有 限 ， 造 成对标 准 和焊接 技术 文件 的理 解不 够 ， 在 焊接 工 艺评 定 、 焊材复 验 时 ， 存在 漏检项 目。 5 结 论 在此将 管理 中 “ 人 、 机 、 料 、 法 、 环 ”五个方 面纳 入 到核 电焊接 管理 体系 中 ， 通 过对 核 电 r 程 总承包 商 焊接管 理机 构 的设置 、 焊接 管理 人 员的配 备和对 核 电丁程 分包 商 的资格 要求 、 焊接 质量 控制 体 系的 建立 、 焊 接管理 的内容 以及 焊接管 理过 程 中存在 的 问题进行 了探 讨 ， 为核 电T 程总 承包模 式下 的焊 接 管 理提供 了参考 。 参 考 文献 【 1 1 郑 H水． 核电 I 程核 岛焊接综合管理f J 1 ． 电焊机 ， 2 0 0 9 ， 3 9 8 1 - 5 ． [ 2 】 G B ／ T 1 9 4 1 9 2 0 0 3 ， 焊接管理 的任务与职责【 S ] ． [ 3 】 薛文辉． 压力管道施 T过程中焊接质量的管理措施『 J 1． 建 筑安全， 2 0 0 8 6 1 5 4 5 6 ． 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载