淺談T23焊接主要問題與對策

摘 "要：本文是針對，超超臨界（USC）鍋爐水冷壁在運行中發現的泄漏、裂紋等問題，通過現場的勘察和理化試驗分析從而對工藝改進采用合金含量更高，熱強性更好的鋼材代替傳統統的鐵素體-貝氏體耐熱鋼.。

關鍵詞：超超臨界;水冷壁;工藝改進;鋼材代替;

中圖分類號：P755.1 " " "文獻標識碼：A " " "文章編號：1674-3520（2014）-11-00-01

引言

在國內普通的超臨界機組中，水冷壁出口的汽水溫度約為420℃，正常情況下它的金屬溫度可能達到450℃，通常選用T12、T11等均可以滿足使用要求。可是超超臨界（USC）鍋爐水冷壁的運行壓力和溫度都有明顯的提高，因此，以往在亞臨界和普通的超臨界機組中采用的鋼材已不能滿足要求，需要采用合金含量更高，熱強性更好的鋼材，除此以外，這些鍋爐的水冷壁大多是膜式壁，由于鍋爐容量增大，為了提高效率，希望增大受熱面積，為此需要減小管徑，這樣就使水冷壁變成為更大更薄的結構。如果仍采用傳統的鐵素體-貝氏體耐熱鋼，焊后就需要進行焊后熱處理。對這樣大而薄的平面形構件實施熱處理不僅難度很大，而且構件在受熱后極易產生扭曲變形，且這種扭曲變形是極難矯正的。因此，從工藝要求出發，需要采用焊接以后不進行熱處理的鋼材來制作。可見，用于USC鍋爐水冷壁的材料不僅應該在550-570℃下具有足夠的蠕變斷裂強度，而且要求焊前不用預熱、焊后不必熱處理的焊接性良好的鋼材。T23鋼就是適應這種要求的材料。

一、T23鋼簡介

T23鋼是在T22（2.25Cr-Mo）鋼的基礎上，通過降低碳含量和添加W（以便加強固溶強化的作用），添加V、Nb、B（起著微合金化和彌散析出強化作用）而獲得的材料。

二、T23鋼的焊接性

1、T23鋼對冷裂紋的敏感性很低，無裂紋傾向，預熱溫度為室溫20℃。2、T23鋼具有再熱裂紋傾向，敏感溫度區間為600～750℃。3、T23鋼具有時效傾向，時效傾向在550℃時最為明顯，溫度升高到600、650℃時時效傾向就消失了。4、T23鋼是細晶強韌型鐵素體耐熱鋼，焊縫韌性低以及焊縫韌性對焊接工藝參數具有敏感的特點。

三、T23鋼的焊接工藝評定

目前已做的T23鋼的焊接工藝評定項目 （焊材采用德國蒂森公司生產的UnionIP23焊絲和ThermanitP23焊條）

1、GTAW（Ws）預熱、不做焊后熱處理。2、GTAW（Ws）預熱、做焊后熱處理。3、GTAW/SMAW（Ws/Ds）預熱、不做焊后熱處理。4、GTAW/SMAW（Ws/Ds）預熱、做焊后熱處理。5、GTAW（Ws）預熱、緩冷。6、GTAW（Ws）不預熱、緩冷以上工藝評定后的各項性能指標（拉伸、彎曲、硬度）都合格。

四、在工程上采用的T23鋼的焊接施工流程

對口檢查 →預熱→點焊→ 焊接 → 焊工自檢→熱處理→無損檢驗→專檢。

五、T23鋼在工程應用中暴露的問題

泄漏的部位有設備焊口、設備焊縫，水冷壁管鰭片焊拼縫等。其中水冷壁與鰭片焊縫接合部位焊縫引起泄漏約占60%以上。

T23鋼在工程應用中會暴露出裂紋，泄漏點。

原因初析：省煤器懸吊管斷裂分析：據中試所對斷口形貌觀察發現微觀形貌上沒有韌窩撕裂特征，同樣無明顯塑性變形。斷口呈較為典型的脆性斷裂特征，人字花樣收斂于（裂源）懸吊管與鐵件連接焊縫近熱影響區。結論（1）表面硬度及金相組織顯示管材組織上存在有一定的不均勻性;（2）懸吊管材質相對伸長率略低表明管材的抗塑性變形能力相對不高;（3）造成懸吊管斷裂的原因可能與斷裂處焊縫焊接影響有關。

對策：1、T23鋼焊接工藝的改進。（1）水冷壁管焊接工藝宜改為：焊接方法GTAW，火焰加熱，預熱溫度為100～150℃，層間溫度≤300℃，蓋面層為多道焊，焊后緩冷。① 焊前適當加寬預熱溫度范圍和時間以確保焊接區域的預熱溫度為100～150℃，冬季作業環境溫度偏低，預熱溫度應適當提高。② 層間及蓋面層焊接應嚴格控制熱輸入量和層間溫度，以提高焊縫的韌性。 ③ 焊后用保溫棉覆蓋整個焊縫使焊接接頭均勻冷卻。

（2）對焊縫成型要求。① 焊縫外觀成型要求圓滑過渡無咬邊缺陷。焊縫的蓋面宜一層多道，可克服咬邊缺陷，避免T23鋼對焊趾尖角缺陷的敏感。② 管內根部焊縫成型力爭平整，不宜過透。USC鍋爐水冷壁管的溫度和壓力高，管內根部焊縫過透會導致介質通流截面減小，引起水冷壁超溫而爆管。

2、改進水冷壁拼縫和水冷壁管與剛性過渡梁設計結構的合理性，在保證強度的前提下，盡量減少焊接工作量。（1）其中水冷壁與鰭片焊縫接合部位焊縫引起泄漏約占60%以上，其原因與結構設計不合理有關。建議鍋爐廠在保證部件強度的前提下;盡量減小焊接工作量。（2）水冷壁密封嵌條鍋爐廠供給現場只有一種規格，裝配時容易引起裝配間隙多大，導致焊接填充金屬量大，焊接熱輸入量也隨之增大，這對T23鋼十分不利同時易造成焊接缺陷，這也是引發泄漏的重要原因。建議鍋爐廠提供多規格的密封嵌條，以減小現場裝配間隙，確保密封件的焊接質量。

3、密封鐵件的焊接工藝。在施工過程中對水冷壁密封鐵的裝配工藝和焊接工藝一直不重視，施工工藝十分粗糙。而超超臨界機組的水冷壁溫度和壓力高。與水冷壁連接的拼縫和與剛性過渡梁之間的鐵件焊縫其特點是焊接工作量大，焊縫布置密集有的又交叉重疊，而T23鋼對熱輸入量十分敏感。故必須對密封鐵件的焊接工藝提出更高的要求：（1）水冷壁密封鐵件焊應執行分散多點焊的原則，焊接時宜采用分段焊工藝，以減少焊接區的熱輸入量，降低焊接殘余應力和減少焊接變形。（2）焊前對焊接區域適當預熱，宜采用小直徑焊條，與T23管側的焊縫應無咬邊缺陷焊縫應圓滑過渡。（3）密封嵌條裝配時應與管填實，嚴格控制裝配間隙尺寸以減小焊接時對T23鋼管側的熱輸入量和焊接缺陷。

總結：通過對工藝的改進采用合金含量更高，熱強性更好的T23鋼，此鋼用于USC鍋爐水冷壁的材料時在550-570℃下具有足夠的蠕變斷裂強度，而且要求焊前不用預熱、焊后不必熱處理的焊接性良好性能。

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作者簡介：劉志晨 男 （1986年--）大專學歷，助理工程師。主要從事火力發電機組工程焊接專業技術管理工作。