CN108994472A - 一种汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，包括以下步骤：焊接；选用E6015‑B3(R407)焊条作为焊材填充进汽插管(1Cr9Mo1VNbN)与缸体(ZG15Cr2Mo1)之间的焊缝，并进行焊接；热处理；对焊接形成的焊缝进行焊后热处理；接头质量处理；清除外露在接头处的填充焊材。这样，通过焊材的正确选用，以及工艺参数的严格控制，降低了焊缝开裂和焊接缺陷的发生概率，提高了进汽插管与缸体对接处的焊接可靠性。

Description

一种汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺

技术领域

本发明涉及异种钢对接加工工艺领域，具体涉及一种用于超临界汽轮机高、中压进汽插管与缸体的异种钢对接固定工艺。

背景技术

对于超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式反动式等汽轮机来讲，其高、中压进汽插管为1Cr9Mo1vNbN材质(相当于SA186-F91)的锻制异径管，高中压外缸接管座为与缸体一体铸造材质为ZG15Cr2Mo1的铸件，异径管大头与接管座通过镍基焊材填充的焊接方式对接，但是，这样异种钢焊缝运行中极易发生开裂，汽轮机进汽插管与缸体对接处的对接固定效果较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供一种汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，包括以下步骤：

焊接；选用耐热钢焊条作为焊材填充进汽插管与缸体之间的焊缝，并进行焊接；

热处理；对焊接形成的焊缝进行焊后热处理；

接头质量处理；清除外露在接头处的填充焊材。

这样，通过焊材的正确选用，以及工艺参数的严格控制，降低了焊缝开裂和焊接缺陷的发生概率，提高了进汽插管与缸体对接处的焊接可靠性。

进一步地，在焊接步骤之前，还包括以下步骤：

预处理；清除残留在焊缝处的镍基填充金属，并在焊缝处制备坡口。

进一步地，在预处理步骤中，包括以下步骤：

用坡口修磨机将残留在焊缝内的过渡层、填充层及两侧母材热影响区淬硬层除去，对切割铁屑及坡口进行光谱分析，确认坡口金属成分与母材金属完全相符；

靠近缸体侧焊缝根层留3±0.5mm，靠插管侧留根层3±0.5mm，并圆滑过渡；

用酒精清理待施焊处及其周围区域的污染物。

进一步地，在焊接步骤中，采用填充直径为3.2mm、盖面直径为4.0mm的焊条，并采用手工电弧焊进行填充焊接，所述焊条使用前光谱分析进行材质复合并烘干后装入保温筒备用；

焊接填充直径为3.2mm处焊接电流为80A-110A，焊接盖面直径为4.0mm处焊接电流为110A-160A。

进一步地，在焊接步骤中，采用多层多道焊接，且焊层的层间温度为200℃-250℃，各相邻焊层的接头部位在周向上错开10mm-15mm；每层每道焊缝焊接完毕后，利用砂轮机或钢丝刷清理接头即坡口边缘的杂物；焊接完成后的焊缝余高小于或等于2mm。

进一步地，在焊接步骤之前还包括以下步骤：

焊前预热，预热温度为200℃-250℃，预热范围为以焊缝为中心向外周扩展至大于或等于焊件厚度的3倍；在焊前预热时，预热人员在焊接开始前用表面温度计对焊缝温度进行测量，测量位置在焊缝加热范围两端部向内100mm处和中间部位，保证温度达到规定的预热温度，焊接过程每30分钟测量一次焊逢预热温度。

进一步地，在热处理步骤中，焊后热处理的温度控为750°-760℃，恒温时间为五小时，在热处理过程中，250℃以上升温速度不超过80°C/h。

进一步地，在接头质量处理步骤之后，还包括以下步骤：

探伤；在焊缝及母材热影响区外表面进行磁粉探伤检测和硬度测试；采用超声波探伤检测整个焊缝及母材热影响区。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺一种具体实施方式的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺一种具体实施方式的流程图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，包括以下步骤：

S1：焊接；选用耐热钢E6015-B3(R407)焊条作为焊材填充进汽插管(材料型号为1Cr9Mo1VNbN)与缸体(材料型号为ZG15Cr2Mo1)之间的焊缝，并进行焊接。

在焊接步骤中，采用填充直径为3.2mm、盖面直径为4.0mm的焊条，并采用手工电弧焊进行填充焊接，所述焊条使用前光谱分析进行材质复合并烘干后装入保温筒备用；焊接填充直径为3.2mm处焊接电流为80A-110A，焊接盖面直径为4.0mm处焊接电流为110A-160A。

具体地，可采用多层多道焊接方式焊接，且焊层的层间温度为200℃-250℃，各相邻焊层的接头部位在周向上错开10mm-15mm；每层每道焊缝焊接完毕后，利用砂轮机或钢丝刷清理接头即坡口边缘的杂物；焊接完成后的焊缝余高小于或等于2mm。

此外，为减少焊接变形量应采用双人对称焊，若采用单道焊，则摆动宽度不大于所用焊条直径的4倍；焊工在焊接时应认真观察母材和焊材的熔化状态，注意熔池和收弧的质量，以避免产生弧坑裂纹。

多层多道焊时，每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷将焊渣、飞溅等杂物清理干净，尤其注意中间接头和坡口边缘处的清理，经自检合格后，方可焊接次层。

在热处理步骤中，焊后热处理的温度控为750°-760℃，恒温时间为五小时，在热处理过程中，250℃以上升温速度不超过80℃/h。以此来保证焊缝及热影响区热处理温度，同时尽量使汽缸母材侧温度不超过690℃，要求在缸体侧布置一支热电偶实时监控缸体侧温度，以辅助温度监控。

S2：热处理；对焊接形成的焊缝进行焊后热处理；

S3：接头质量处理；清除外露在接头处的填充焊材。

这样，通过焊材的正确选用，以及工艺参数的严格控制，降低了焊缝开裂和焊接缺陷的发生概率，提高了进汽插管与缸体对接处的焊接可靠性。

进一步地，为了提高焊缝处的清洁度，以便保证焊材与焊件的严密接触，从而进一步提高焊接可靠性，在S1焊接步骤之前，还包括以下步骤：

S01：预处理；清除残留在焊缝处的镍基填充金属，并在焊缝处制备坡口。

具体地，在预处理步骤中，首先用坡口修磨机将残留在焊缝内的过渡层、填充层及两侧母材热影响区淬硬层除去，对切割铁屑及坡口进行光谱分析，确认坡口金属成分与母材金属完全相符；而后靠近缸体侧焊缝根层留3±0.5mm，靠插管侧留根层3±0.5mm，并圆滑过渡；最后用酒精清理待施焊处及其周围区域的污染物，施焊区域水、油污、垢锈等彻底清理干净，呈现均匀的金属光泽。在预处理时保留焊缝根层，为确保汽缸缸体及管系应力分布不发生变化，避免出现强力对口现象的妥协措施。根据检验结果看根层打底焊缝组织良好。

进一步地，在焊接步骤之前还包括焊前预热步骤，该焊前预热步骤在预处理步骤之后、焊接步骤之前进行。

S02：焊前预热，预热温度为200℃-250℃，预热范围为以焊缝为中心向外周扩展至大于或等于焊件厚度的3倍；在焊前预热时，预热人员在焊接开始前用表面温度计对焊缝温度进行测量，测量位置在焊缝加热范围两端部向内100mm处和中间部位，保证温度达到规定的预热温度，焊接过程每30分钟测量一次焊逢预热温度。

进一步地，在接头质量处理步骤之后，还包括以下步骤：

S4：探伤；在焊缝及母材热影响区外表面进行磁粉探伤检测和硬度测试；采用超声波探伤检测整个焊缝及母材热影响区。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，包括以下步骤：

焊接；选用与合金元素含量较低的ZG15Cr2Mo1材料匹配的耐热钢焊条作为焊材填充进汽插管与缸体之间的焊缝，并进行焊接；

热处理；对焊接形成的焊缝进行焊后热处理；

接头质量处理；清除外露在接头处的填充焊材。

2.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，在焊接步骤之前，还包括以下步骤：

预处理；清除残留在焊缝处的镍基填充金属，并在焊缝处制备坡口。

3.根据权利要求2所述的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，在预处理步骤中，包括以下步骤：

用坡口修磨机将残留在焊缝内的过渡层、填充层及两侧母材热影响区淬硬层除去，对切割铁屑及坡口进行光谱分析，确认坡口金属成分与母材金属完全相符；

靠近缸体侧焊缝根层留3±0.5mm，靠插管侧留根层3±0.5mm，并圆滑过渡；

用酒精清理待施焊处及其周围区域的污染物。

4.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，

在焊接步骤中，采用填充直径为3.2mm、盖面直径为4.0mm的焊条，并采用手工电弧焊进行填充焊接，所述焊条使用前光谱分析进行材质复合并烘干后装入保温筒备用；

焊接填充直径为3.2mm处焊接电流为80A-110A，焊接盖面直径为4.0mm处焊接电流为110A-160A。

5.根据权利要求4所述的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，在焊接步骤中，采用多层多道焊接，且焊层的层间温度为200℃-250℃，各相邻焊层的接头部位在周向上错开10mm-15mm；每层每道焊缝焊接完毕后，利用砂轮机或钢丝刷清理接头即坡口边缘的杂物；焊接完成后的焊缝余高小于或等于2mm。

6.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，在焊接步骤之前还包括以下步骤：

焊前预热，预热温度为200℃-250℃，预热范围为以焊缝为中心向外周扩展至大于或等于焊件厚度的3倍；在焊前预热时，预热人员在焊接开始前用表面温度计对焊缝温度进行测量，测量位置在焊缝加热范围两端部向内100mm处和中间部位，保证温度达到规定的预热温度，焊接过程每30分钟测量一次焊逢预热温度。

7.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，在热处理步骤中，焊后热处理的温度控为750°-760℃，恒温时间为五小时，在热处理过程中，250℃以上升温速度不超过80℃/h。

8.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管与缸体对接固定工艺，其特征在于，在接头质量处理步骤之后，还包括以下步骤：

探伤；在焊缝及母材热影响区外表面进行磁粉探伤检测和硬度测试；采用超声波探伤检测整个焊缝及母材热影响区。