国内外锅炉、压力容器和管道的焊接技术
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火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程SD340—89中华人民共和国能源部关于颁发《火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程》的通知能源基[1989]906号为了适应水利电力焊接技术的发展,保证锅炉、压力容器和受压管道的焊接质量,我部委托东北电力试验研究院编写了《火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程》,现予以颁发,其编号为SD340—89。
本规程自1990年1月1日起执行。
执行中有什么问题请告我部和编写单位。
一九八九年九月十五日1总则1.1本规程适用于电力系统使用手工电弧焊、气焊、钨极氩弧焊、埋弧焊及其组合方法,制作、安装、检修火力发电厂锅炉、压力容器、承压管道、承重钢结构及焊工技术考核前的焊接工艺评定(以下简称“评定”)。
1.2“评定”是在焊接性试验基础上,在产品制造工艺设计之后进行的生产前工艺验证试验。
“评定”是根据本规程的规定,焊接试件,检验试样,考察焊接接头性能是否符合产品技术条件,以此评定所拟定的焊接工艺是否合格。
2一般要求2.1“评定”人员的资格2.1.1主持“评定”工作的人员必须是从事焊接技术工作的工程师或焊接技师。
2.1.2工艺试件的焊制应由理论水平和实际操作技能较高、有丰富经验的焊工担任。
2.1.3对工艺试件进行无损探伤的人员应具有劳动部门颁发的Ⅱ级及以上的资格证书;进行其他检验的人员应由有关部门进行资格认定。
2.1.4对试验结果进行综合评定的人员应是焊接工程师。
2.2钢材、焊接材料2.2.1“评定”用钢材、焊接材料均应有出厂合格证,并符合相应标准,且与实际焊接生产相类同。
2.2.2在制定“评定”方案前,应确定“评定”用钢材的焊接性能。
2.2.3钢材、焊条和焊丝在使用前如发生怀疑时应进行主要元素的化验。
2.3焊接设备“评定”用焊接设备应处于正常工作状态,仪表、气体流量计等应合格。
3基本规定3.1凡未做过“评定”的钢材(符合表2注①、②的除外),必须进行“评定”。
3.2“评定”参数分为重要参数、附加重要参数和次要参数。
压力容器不等厚管壁焊接工艺技术发布时间:2023-02-03T02:36:50.697Z 来源:《科学与技术》2022年第18期作者:关军[导读] 在现代社会中,对电力的需求量越来越大,关军抚顺石化工程建设有限公司摘要:在现代社会中,对电力的需求量越来越大,为满足对电力的需求,火力发电成为发电的重要途径之一。
现代火力发电中使用的锅炉大多数采用焊接结构,要确保火力发电的正常运行就要保证锅炉的高质量焊接。
本文针对压力容器不等厚焊口的典型开裂焊口进行焊接工艺、焊后热处理、应力分析,并提出改进措施。
关键词:压力容器;不等厚管壁;焊接技术引言焊接是压力容器制造中最重要的部分,焊接质量直接决定压力容器的整体质量。
在使用过程中,压力容器中的泄漏、爆炸都可能造成严重的生命和财产损失。
当前我国焊接链中压力容器制造工艺存在一些问题,焊接质量是制约压力容器质量的瓶颈。
因此,至关重要的是分析压力容器在焊接过程中遇到的常见问题,并寻求预防措施和解决办法,以有效确保压力容器的效率和寿命,并减少可能对安全产生直接影响的安全事故的数量。
因此,在压力容器焊接过程中,有关企业必须加强技术创新,不断提高焊接技术在压力容器生产中的应用效果。
1材料焊接特性分析法兰材质20MnMoNb(Ⅳ级)为高强度低合金0.5Mo型钢。
按NB/T47008标准,主要合金元素Mo含量在0.45%~0.65%,Cr、Ni、Cu含量均≤0.30%,并含有微量的Nb约0.025%~0.050%,室温抗拉强度≥610MPa。
在NB/T47014标准中按合金元素成分Mo≥0.3%归类为Fe-3类,按材料的抗拉强度≥60kgf/mm2(588MPa)归到该类别的Fe-3-3组。
该材料具有强度高、韧性好的特点,由于合金元素的添加,该钢具有较强的淬硬倾向和一定程度的热裂纹敏感性。
由于该钢的C含量在0.17%~0.23%,在焊接过程中如果存在快速冷却的情况,焊缝和热影响区可能形成对冷裂纹敏感的淬硬组织。
锅炉压力容器焊工岗位职责
锅炉压力容器焊工是指负责在锅炉、压力容器和管道等设备上
进行焊接加工,以确保设备结构的牢固和完整性的专业技术人员。
在压力容器的生产、维修和检查过程中,锅炉压力容器焊工需要进
行相关工作,其岗位职责主要包括以下几方面:
1. 锅炉压力容器焊接作业:负责锅炉、压力容器和管道等设备
的焊接加工。
根据设备的要求和特点选择相应的焊接方法、工艺和
材料,进行预热、调节和控制焊接温度,对焊接地点进行清理和处理,确保焊接平整、牢固和密封性良好。
2. 岗位安全管理:负责确保岗位的安全卫生,遵守安全环保规定,并按照规定佩戴必要的防护用品和装备。
在工作过程中注意防
范压力容器的爆炸和其他安全事故的发生,保障生产安全。
3. 设备维护保养:在锅炉压力容器焊接作业结束后,进行相关
的维修保养工作,清洗、检查和更换机器设备,以确保设备稳定、
运转正常。
4. 焊接质量检测:进行焊接质量的检测和评定工作,根据规定
进行相关检测,如探伤、射线检查等,对焊接质量和焊缝的严密性、平整性、强度等进行检测,并做出相应的记录和报告。
5. 制定焊接工艺方案:根据实际需要,制定适合于锅炉压力容
器焊接工作的工艺方案并实施。
针对不同的焊接材料、厚度、形状
等因素,选择不同的焊接方法和焊缝设计方案,根据工艺参数进行
焊接工作。
总之,锅炉压力容器焊工需要具备焊接技术、安全风险控制、机器设备维修保养和检测评定等方面的技术和能力,对其岗位职责需有充分理解和掌握。
锅炉压力容器焊接方法及焊接工艺探讨一、简介锅炉压力容器是工业生产中常见的设备之一,用于储存和传输压力大的流体或气体。
在制造锅炉压力容器时,焊接是其中一个不可或缺的工艺环节。
正确的焊接方法及焊接工艺对于保证锅炉压力容器的安全运行至关重要。
本文将针对锅炉压力容器的焊接方法及焊接工艺进行探讨,以期对相关行业人士有所帮助。
二、焊接方法及焊接工艺(一)焊接方法1.手工电弧焊手工电弧焊是一种常见的焊接方法,利用电弧产生高温,熔化母材和填充金属,实现焊接连接。
这种方法成本低、操作灵活,适用于一些较小型的锅炉压力容器的制造。
不过,由于该方法受操作者技术水平的限制,焊接质量和稳定性相对较差。
2.气体保护焊气体保护焊是利用氩气、氩气二氧化碳混合气体或其他惰性气体来保护焊接区域,防止氧气和水汽的影响,使焊缝质量更好的一种焊接方法。
该方法适用于高要求的焊接任务,如焊接厚板、精细焊接等。
在锅炉压力容器的制造过程中,气体保护焊常用于焊接厚壁压力容器、管道等部件。
3.激光焊接激光焊接是一种高能、高密度的热源焊接方法,利用激光束进行材料熔化和连接。
该方法焊缝热影响区小、变形小,适合对焊接质量要求较高、对材料有限的热变形的零部件进行焊接连接。
不过,激光焊接设备成本高,适用于高精度、高质量焊接的生产工艺。
(二)焊接工艺1.预热在焊接锅炉压力容器时,预热是一个必不可少的环节。
预热能够有效降低焊接材料的硬度,减少焊接热裂纹和残余应力,提高焊接接头的冷脆性。
一般情况下,预热温度应根据焊接材料的种类和规格来确定,通常在150~200摄氏度之间。
2.焊接材料选择焊接材料的选择对于焊接质量和连接强度至关重要。
通常情况下,焊接材料的选择应考虑与母材的相容性、焊接操作性和焊接后的材料性能等因素。
在焊接压力容器时,应根据设计要求和使用环境来选择适当的焊接材料,以确保焊接接头的质量和可靠性。
3.焊接工艺控制焊接工艺控制是保证焊接质量的关键环节。
在焊接锅炉压力容器时,应根据设计要求和焊接材料的特性,合理选择焊接工艺参数,如焊接电流、电压、焊接速度等,保证焊接接头的质量和可靠性。
锅炉压力容器焊接方法及焊接工艺探讨【摘要】锅炉压力容器是工业生产中常见的设备,其焊接质量直接关系到设备的安全运行和使用寿命。
本文针对锅炉压力容器焊接方法及焊接工艺展开探讨。
在我们首先概述了研究的背景和研究意义,指出了本文的重要性和必要性。
在我们讨论了焊接方法的选择、焊接工艺参数的优化、焊缝质量控制、焊接材料的选择以及预热和后热处理对焊接质量的影响。
结论部分对本文的研究进行了总结与展望,并提出了对未来研究的建议。
通过本文的探讨,希望可以为锅炉压力容器的焊接技术提供一定的参考和指导,确保设备的质量和安全。
【关键词】锅炉压力容器、焊接方法、焊接工艺、焊缝质量、焊接材料、预热、后热处理、优化、控制、展望、建议。
1. 引言1.1 研究背景锅炉压力容器作为工业生产中常见的设备,承担着贮存和输送高压气体或液体的重要任务。
而焊接作为制造锅炉压力容器的核心工艺,直接影响着设备的安全性和性能稳定性。
在过去的生产实践中,一些锅炉压力容器因焊接质量不合格而导致事故发生,给人们的生命财产造成了极大的损失,对锅炉压力容器焊接方法及焊接工艺的研究具有迫切的现实意义。
通过对目前国内外锅炉压力容器焊接技术的调研发现,虽然在焊接方法、工艺参数和质量控制等方面已经取得了一定的进展,但仍然存在一些问题和挑战,如焊接接头的裂纹、气孔和变形等缺陷较为普遍,焊缝的强度和密封性有待提高,焊接材料的选择和使用还不够科学合理等。
对锅炉压力容器焊接方法及焊接工艺进行深入探讨和研究,不仅可以提高设备的安全性和可靠性,还可以为锅炉压力容器的设计、制造和运营提供更多的技术支持。
1.2 研究意义锅炉压力容器焊接作为工业制造中至关重要的工艺,其质量直接关系到设备的安全可靠性和使用寿命。
随着现代科技的发展,对焊接方法和工艺的要求也越来越高。
焊接技术的不断创新和提高,对于提高锅炉压力容器的生产效率、节约材料和降低生产成本具有重要意义。
研究锅炉压力容器焊接方法及工艺,旨在探讨如何选择合适的焊接方法,在保证焊缝质量的前提下提高生产效率;优化焊接工艺参数,以获得更好的焊接质量;控制焊缝质量,避免焊接缺陷对设备安全造成影响;选择合适的焊接材料,确保焊接质量和设备的使用寿命;以及探讨预热和后热处理对焊接质量的影响,提高焊接质量和设备的使用寿命。
ASME压力管道锅炉压力容器焊接工艺参数确定评定方法与规则ASME(美国机械工程师学会)压力管道、锅炉、压力容器焊接工艺参数的确定和评定方法与规则是在焊接工艺设计和焊接质量评定中起到重要作用的一系列准则。
这些准则旨在确保焊接工艺的安全性、可靠性和一致性。
本文将对ASME焊接工艺参数的确定和评定方法与规则进行详细阐述。
首先,ASME规定了焊接工艺参数的确定方法。
具体而言,焊接工艺参数包括焊接电流、焊接电压、电极直径、焊接速度、预热温度、焊接气体流量等。
ASME将这些参数的确定分为两个步骤:首先是工艺试验和焊接样品制备,其次是参数评定。
工艺试验是通过在标准试样上进行一系列试验,确定适用于具体焊接材料和构件的焊接工艺参数。
试验包括针对不同参数组合的焊接试验,对焊缝的深度、宽度、外观、收缩等进行检测和评估。
试验结果将用于确定最佳的焊接工艺参数组合。
在参数评定阶段,焊接样品将被进一步评估,以确定焊接工艺参数的可行性和一致性。
评定方法包括对焊缝的断面、收缩、硬度、拉伸强度、冲击韧性等性能的评价。
这些评价结果将用于对焊接工艺参数进行修订和确定。
除了焊接工艺参数的确定,ASME还规定了焊接工艺参数的评定方法与规则。
焊接工艺参数的评定是为了验证焊接工艺的有效性和可靠性,以保证焊接接头的质量。
评定方法包括焊接工艺规范和焊接过程规范的编制,焊接程序评定和焊接工艺评定的实施。
焊接工艺规范是一份包含焊接工艺参数和评定方法的文档,它规定了适用于特定焊接材料和构件的合适焊接工艺。
焊接过程规范是工艺规范的具体实施文件,对焊接工艺参数进行细化和规范。
焊接程序评定是通过对焊接试样的实际焊接进行评估,以验证焊接工艺的可行性和一致性。
焊接工艺评定是对焊接接头进行一系列检测和评价,以验证焊接工艺的质量和可靠性。
总之,ASME对焊接工艺参数的确定和评定方法与规则的制定,为焊接工艺的设计和质量评估提供了准则和指导。
这些准则不仅可以确保焊接工艺的安全性和可靠性,还可以保证焊接接头的一致性和质量。
锅炉压力容器焊接自动化技术和应用摘要:随着我国社会经济不断发展,锅炉的应用范围也变得愈加广泛,对于锅炉压力容器来说,作为锅炉设备的重要组成部分,直接影响锅炉的使用性能和安全性。
而且在我国工业发展进程中,锅炉与压容器作为基础性工业,是衡量我国工业发展水平的标准。
在科学技术的支持下,我国自动化技术被广泛应用到锅炉压力容器焊接中。
文章通过在锅炉压力容器厂多年的工作经验以及相关文献的查找,分析了集中焊接自动化技术在锅炉压力容器中的应用。
关键词:锅炉压力容器;自动化技术;焊接;应用0引言自进入信息化时代,我国科学技术得到快速更新。
借助先进的科学技术,我国锅炉制造业焊接水平不断提升。
通过调查发现,我国不少以锅炉为主导的企业,在经营发展中其焊接水平已经与国际焊接水平持恒。
所以,在工业生产过程中对锅炉压力容器的需求日益增多,如果锅炉压力容器的性能存在很大缺陷,势必会影响锅炉压力容器企业的发展,所以工业企业对锅炉压力容器性能的要求越来越高。
这不但要求锅炉压力容器非常好的抗压能力,而还需要其具有非常好的导热性能,这就对锅炉压力容器的焊接提出了更高的要求。
因此,在科学技术的支撑下,生产企业必须要加强自动化建设进程,采用锅炉压力容器自动化焊接技术,从而提高焊接质量和焊接效率。
1锅炉压力容器及焊接自动化技术分析1.1锅炉压力容器锅炉压力容器,实际上就是指锅炉和压力容器。
在工业生产中,锅炉和压力容器在应用中,都属于特殊生产设备。
在生产过程中需要采用特殊的生产工艺,同时在生产中也要承受一定的压力。
一般情况下,锅炉压力容器在工业生产中,对于生产焊接技术的要求较高。
主要是由于焊接水平,对于生产质量具有重要的影响。
但是随着我国科学技术的发展焊接自动化技术被广泛应用在工业生产中,在锅炉压力容器中应用焊接自动化技术能在很大程度上提高焊接的质量,从而达到预期的设计要求。
1.2锅炉压力容器焊接自动化技术在现代社会中,焊接自动化技术已被广泛应用到锅炉压力容器中。
压力管道的定义和管道焊接技术标准金属管道种类繁多、数量大,使用工况千差万别。
我国不同行业采用不同的应用标准体系,标准之间差别很大。
当然,由于金属管道的工况,如温度、压力、介质、环境等不同,标准有差距是客观存在的。
例如,电力电站管道高压、高温、蒸汽介质居多;石化、石油管道受压、腐蚀介质居多;化工行业管道还有剧毒介质(如氯气);机械行业压力容器,按使用情况及工况分成低压、中压、高压、超高压,按容器类别分成第一类压力容器、第二类压力容器、第三类压力容器。
船舶管道有高压的蒸汽管道、主机冷却的海水管道(承压及受腐蚀)、污水管道(承压及受高温)、燃油输送管道、压缩空气管道等,在不同的工况条件下运行。
以下择要介绍一些基本标准。
一、压力管道分类1.压力管道的定义压力管道是指在生产、生活中使用的可能引爆或中毒等危险性较大的特种设备及管道。
①输送GB5044①《职业性接触毒物性危害程度分级》中规定的毒性程度为极度危害介质的管道。
②输送GB5016②《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类介质的管道。
③最高工作压力不小于0.1MPa(表压,下同),输送介质为气(汽)体及液化气体的管道。
④最高工作压力不小于0.1MPa,输送介质为可燃、易焊、有毒以及有腐蚀性或高温工作温度不小于标准沸点的液体管道。
⑤上述四项规定管道的附属设施(弯头、大小头、三能、管帽、加强管接头、异径短管、管箍、仪表管、嘴、漏斗、快速接头等管件;法兰、垫片、螺栓、螺母、限流孔板、盲板、法兰盖等连接件;各类阀门、过滤器、流水器、视镜等管道设备,还包括管道支架以及安装在压力管道上的其他设施)。
①GB5044分为四级(与99容规相同):极度危害(1级)<0.1mg/m3;高度危害(2级)0.1~1mg/m3;中度危害(3级)1.0~10mg/m3;轻度危害(4级)>10mg/m3。
②GB5016标准对可燃气体火灾危险性分甲、乙两类,甲类气体为可燃气体与空气混合物的爆炸下限不大于10%(体积),乙类气体为可燃气体与空气混合物的爆炸下限不小于10%(体积)。
锅炉压力容器压力管道焊工规则锅炉压力容器压力管道焊工规则随着工业技术的发展,各种工业用途的锅炉、压力容器和压力管道得到广泛应用。
在使用过程中,这些设备和管道必须保证安全可靠,因此需要进行严格的技术标准和规范。
其中,焊接技术是关键的一环,焊工的操作技能和管理规范对设备和管道的安全运行起着至关重要的作用。
本文将介绍锅炉压力容器压力管道焊工规则。
一、焊工的基本要求1. 焊工必须具有相应的职业资格或者合格的焊工培训证书,并具有经验。
2. 焊工必须熟悉焊接的技术、工艺和材料的特性。
3. 焊工必须全面了解焊接的环境和安全要求,并按照相关规定使用个人防护设备。
4. 焊工必须负责检查焊接质量,并承担相应的责任。
二、焊接材料和设备1. 焊接材料①焊接材料必须符合相关的国家标准和行业标准,并且必须选择和使用相匹配的焊接材料。
②焊接材料必须依据生产日期和贮存条件来确定焊接时的使用期限。
生产日期和贮存条件必须记录在焊接记录中。
2. 焊接设备焊接设备必须按照相关标准建造、使用和维护。
同时,必须对设备进行维护和保养,并在使用前进行检查。
设备的使用记录和维修记录必须完整,每次使用后必须清洗和存放在指定的位置。
三、防护措施焊接过程中产生的灰尘、烟雾和有害气体是有害的,必须采取必要的措施保护工人健康。
1. 排风系统焊接过程中必须安装排风系统,将产生的烟雾和有害气体排出室外。
2. 通风设备焊接工作现场必须设置通风设备,保持空气流通。
3. 个人防护装备焊工必须佩戴适当的个人防护装备,包括手套、眼镜、面罩、防护服、呼吸器等,以保护自己的健康。
四、焊接质量控制1. 焊前检查①焊接部位必须进行必要的清洁和打磨处理。
②需要焊接的部件必须合格,并符合相关标准的要求。
③管道必须符合尺寸和形状的要求,表面不得存在凹陷和腐蚀等缺陷,必须制定正确的焊接程序。
2. 焊接过程控制①焊接时,必须按照相关规定的焊接工艺和程序进行操作,并使用符合要求的焊接材料。
国内外锅炉、压力容器和管道的焊接技术近10年来,国内外锅炉、压力容器和管道的焊接技术取得了引人注目的新发展。
随着锅炉、压力容器和管道工作参数的大幅度提高及使用领域的不断扩展,对焊接技术提出了愈来愈高的要求。
所选用的焊接方法、焊接工艺、焊接材料和焊接设备首先应保证焊接接头的高质量,同时必须满足高效、低耗、低污染的要求。
因此,在这一领域内,焊接工作者始终面临复杂而艰巨的技术难题,要求不断寻求最佳的解决方案。
通过不懈的努力已在许多关键技术上取得重大突破,并在实际生产中得到成功的使用,取得了可观的经济效益,使锅炉、压力容器和管道的焊接技术达到了新的发展水平。
鉴于锅炉、压力容器和管道涉及到许多重要的工业部门,其中包括火力、水力、风力,核能发电设备,石油化工装置,煤液化装置、输油、输气管线,饮料、乳品加工设备,制药机械,饮用水处理设备和液化气储藏和运输设备等,焊接技术的内容是相当广泛的。
本文因篇幅所限,仅就锅炉、压力容器和管道用钢,先进的焊接方法和焊接过程机械化和自动化三方面的新发展作如下概括的介绍。
锅炉压力容器和管道用钢的新发展1 锅炉用钢的新发展在锅炉、压力容器和管道用钢这三类钢中,锅炉用钢的发展最为迅速。
这主要是近10年来,火力发电站用燃料—煤炭的供应日趋紧张,降低燃料的消耗已成为世界性的迫切需要。
为此,必须提高锅炉的效率。
通常锅炉效率每提高5%,燃料的消耗可降低15%.而锅炉的效率基本上取决于其运行参数—蒸汽压力和蒸汽温度。
最近,上海锅炉厂生产600~670MW超临界锅炉的蒸汽压力为254bar,过热蒸汽温度为569℃,锅炉的热效率约为43%.如果锅炉的运行参数提高到特超临界级,即蒸汽压力为280 bar蒸汽温度为620℃,锅炉的热效率可提高到47%.目前世界上特超临界锅炉的最高工作参数为350 bar/700℃/720℃,锅炉的热效率达到了50% .这里应当强调指出,随着锅炉效率的提高,锅炉烟气中的SO2、NOX和CO2的排放量逐渐下降。
因此从减少大气污染的角度出发,设计制造高工作参数的特超临界锅炉也是必然的发展趋势。
锅炉蒸汽参数的提高直接影响到锅炉受压部件的强度性能。
在超临界和特超临界工作条件下,锅炉的主要部件,如膜式水冷壁,过热器,再热器、高压出口集箱和主蒸汽管道的工作温度均已达到钢材蠕变温度范围以内。
制作这些部件的钢材在规定的工作温度下,除了具有足够的蠕变强度(或105h高温持久强度)外,还应具有高的耐蚀性和抗氧化性以及良好的焊接性和成形性能。
从锅炉主要部件用钢的发展阶段来看,即便是工作温度相对较底的水冷壁部件,也必须采用铬含量大于2%的Cr-Mo钢或多组元的CrMoVTiB钢。
按现行的锅炉制造规程,这类低合金钢,当管壁厚度超过规定的界限时,焊后必须进行热处理。
由于膜式水冷壁的外形尺寸相当大,工件长度一般超过30m,焊后热处理不仅延长了生产周期,而且大大提高了制造成本。
为解决这一问题,国外研制了一种专用于膜式水冷壁的新钢种7CrMoVTiB1010.最近,该钢种已得到美国ASME的认可,并已列入美国ASME材料标准,钢号为A213-T24.这种钢的特点是含碳量控制在0.10%以下,硫含量不超过0.010%,因此具有相当好的焊接性。
焊前无需预热。
当管壁厚度不大于10 m m,焊后亦可不作热处理。
在特超临界的蒸气参数下,当蒸气温度达到700℃,蒸气压力超过370 bar时,水冷壁的壁温可能超过600℃。
在这种条件下,必须采用9%Cr或12%Cr马氏体耐热钢。
这些钢种对焊接工艺和焊后热处理提出了严格的要求,必须采取特殊的工艺措施,才能确保接头的焊接质量。
对于锅炉过热器和再热器高温部件,在超临界和特超临界蒸汽参数下,其工作温度范围为560~650℃。
在低温段通常采用9~12%Cr钢,从高温耐蚀性角度考虑,最好选用12%Cr 钢。
在600℃以上的高温段,则必须采用奥氏体铬镍高合金耐热钢。
根据近期的研究成果,对于高温段过热器和再热器管件,为保证足够高的高温耐蚀性和抗氧化性,应当选用铬含量大于20%的奥氏体钢,例如25Cr-20NiNbN(HR3C),23Cr-18NiCuWNbN(SA VE25),22Cr-15NiNbN(Tempaloy A-3),和20Cr-25NiMoNbTi(NF709)等。
在相当高的蒸汽参数下(375 bar/700℃)下,在过热器出口段,由于奥氏体钢蠕变强度不足,不能满足要求,而必须采用镍基合金,如Alloy617.现代奥氏体耐热钢和传统的奥氏体耐热钢相比,其最大特点是含有多组元的碳化物强化元素,从而在很大程度上提高了钢材的蠕变强度。
对于超临界锅炉机组的高压出口集箱和主蒸汽管道等厚壁部件主要采用改进型的9-12%Cr马氏体铬钢。
9~12%马氏体铬钢的发展规律和前述的奥氏体耐热钢相似,即从最原始的Cr-Mo二元合金向多组元合金演变,其主攻方向是尽可能提高钢材的高温蠕变强度,减薄厚壁部件的壁厚,以简化制造工艺和降低制造成本。
上述钢种由于严格控制了碳、硫、磷含量,焊接性明显改善。
在国外超临界和特临界锅炉已逐步推广使用,取得了可观的经济效益。
2 压力容器用钢的新发展近年来,压力容器用钢的发展和锅炉用钢不同,其主攻方向是提高钢的纯净度,即采用各种先进的冶炼技术,最大限度地降低钢中的有害杂质元素,如硫、磷、氧、氢和氮等的含量。
这些冶金技术的革新,不仅明显地提高了钢的冲击韧性,特别是低温冲击韧性,抗应变时效性、抗回火脆性、抗中子幅照脆化性和耐蚀性,而且可大大改善其加工性能,包括焊接性和热加工性能。
对比采用常规冶炼方法和现代熔炼方法轧制的16MnR钢板的化学成分和不同温度下的缺口冲击韧度和应变时效后的冲击韧性,数据表明,超低级的硫、磷、氮含量显著地提高了普通低合金钢的低温冲击韧度和抗应变时效性。
高纯净化对深低温用9%Ni钢的极限工作温度(-196℃)下的缺口冲击韧度也起到相当良好的作用,按美国ASTM A353和A553(9%Ni)钢标准,该钢种在-196℃冲击功的保证值为27J.但按大型液化天然气(LNG)储罐的制造技术条件,9% Ni钢壳体-196℃的冲击功应70J,相差2.6倍之多。
这一问题也是通过9% Ni钢的纯净化处理而得到完满的解决。
同时还大大改善了9% Ni钢的焊接性。
焊接不必预热,焊后亦无须热处理。
对于厚度30mm 以下的9%Ni钢,焊前不必预热,焊后亦无需热处理。
这对于大型(10万m3以上)LNG 储罐的建造,具有十分重要的意义。
把9% Ni钢标准的化学成分和力学性能并和高纯度9% Ni钢相应的性能进行对比,它们之间的明显差异。
在高压加氢裂化反应容器中,由于工作温度高于450℃,壳体材料必须采用2.25CrlMo 或3CrlMo低合金抗氧钢。
但这类钢在450℃以上温度下长期使用时,会产生回火脆性,使钢的韧性明显下降,给加氢反应的安全运行造成隐患。
近期的大量研究证明,上列铬钼钢的回火脆性主要起因于钢中P、Sn、Sb和As等微量杂质。
合金元素Si和Mn也对钢的回火脆性起一定的促进作用。
因此必须通过现代的冶金技术,把钢中的这些杂质降低到最低的水平。
目前,许多国外钢厂已提出严格控制钢中杂质含量的供货技术条件。
现代炼钢技术能够达到了最低杂质含量的上限,可大大降低2.25CrlMo 和3CrlMo钢的回火脆性敏感性,其回火脆性指数J低于100,而普通的2.25Cr-lMo钢的J 指数高达300.由此可见,压力容器用钢的纯净化是一种必然的发展趋势。
近几年来,各类不锈钢在金属结构制造业中使用急速增长,其年增长率为5.5%,2003年世界不锈钢消耗量为2150万吨,其中我国不锈钢的用量占54.2%极大部分用于各种压力容器和管道,包括部分输油输气管线。
为满足各种不同的运行条件下的耐蚀性要求,并改善不同施工条件下的加工性能,近期开发了多种性能优异的不锈钢,其中包括超级马氏体不锈钢、超级铁素体不锈钢,铁素体—奥氏体双相不锈钢和超级铁素体—奥氏体不锈钢。
这些新型不锈钢的共同特点是超低碳、超低杂质含量、合金元素的匹配更趋优化,不仅显著提高了其在各种腐蚀介质下的耐蚀性,而且大大改善了焊接性和热加工性能。
在一定的厚度范围,超级马氏体不锈钢焊前可不必预热,焊后亦无需作热处理。
这对于大型储罐和跨国海底输油输气管线的建设具有重要的经济意义。
目前已在压力容器和管道制造中得到实际使用的马氏体不锈钢、铁素体—奥氏体双相不锈钢和超级双相不锈钢,这些不锈钢合金系列和常规不锈钢之间存在较大的差异。
3 管道用钢的新发展管道用钢的发展在很多方面和前述的锅炉和压力容器用钢相似。
实际上很多钢种和钢号都是相同的,其中只有输气管线用钢可以认为是独立的分支。
近10年来,输送管线的工作应力已从40bar提高到100bar,甚至更高。
最近台湾省建造了一座1600MW抽水蓄能电站,其压水管道采用了X100型(屈服强度690Mpa)高强度钢。
目前在世界范围内,输送管线中采用的最高强度级别的钢种为X80型,相当于我国标准钢号L555,其最低屈服强度为555Mpa.国外已计划将X100型高强度钢用于输送管线。
鉴于管线的焊接都在野外作业,要求钢材具有良好的焊接性,因此管线用钢多采用低碳,低硫磷的微合金钢,并经热力学处理。
锅炉、压力容器和管道焊接方法的新发展锅炉、压力容器和管道均为全焊结构,焊接工作量相当大,质量要求十分高。
焊接工作者总是在不断探索优质、高效、经济的焊接方法,并取得了引人注目的进步。
以下重点介绍在国内外锅炉、压力容器和管道制造业中已得到成功使用的先进高效焊接方法。
1 锅炉膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG自动焊接生产线为提高锅炉热效率,节省材料费用,大型电站锅炉式水冷壁管屏均采用光管+扁钢组焊而成。
这种部件的外形尺寸和锅炉的容量成正比。
一台600MW电站锅炉膜式水冷壁管屏的拼接缝总长已超过万米。
因此必须采用高效的焊接方法。
在上世纪90年代以前,国内外锅炉炉制造厂大多数采用多头(6~8头)埋弧自动焊。
在多年的实际生产中发现,这种埋弧焊方法存在一致命的缺点,即埋弧焊只能从单面焊接,管屏焊后不可避免会产生严重的挠曲变形。
管屏长度愈长,变形愈大,必须经费工的校正工序。
不仅提高了生产成本,而且延长了成产周期。
因此必须寻求一种更合理的焊接方法。
上世纪80年代后期,日本三菱重工率先开发膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG自动焊新焊接方法及焊接设备,并成功地使用于焊接生产。
这种焊接方法在日本俗称MPM法,其特点是多个MAG焊焊头从管屏的正反两面同时进行焊接。
焊接过程中,正反两面焊缝的焊接变形相互抵消。
管屏焊接后基本上无挠曲变形。
这是一项重大的技术突破。
经济效益显著。
数年后哈尔滨锅炉厂最先从日本三菱公司引进了这项先进技术和装备,并在锅炉膜式壁管屏拼焊生产中得到成功的使用。