P92主蒸汽管道弯头与直管对接焊缝裂纹缺陷的挖补修复

电力系统 · 发表于 2012-2-3 22:28:34

P92主蒸汽管道弯头与直管对接焊缝裂纹缺陷的挖补修复
王小林1，周荣灿2 张红军2 崔雄华2 李建民2
1.深能合和电力（河源）有限公司； 2.西安热工研究院有限公司
摘要：P92钢作为新型马氏体耐热钢，合金元素含量高，焊接难度大，对焊后热处理温度的控制要求高，尤其是在弯头部位温度场不对称的情况下，热处理温度不易控制。河源电厂2#机主蒸汽管道在安装过程中发现一对接接头及其与之连接的弯头侧母材存在裂纹缺陷，裂纹的挖补存在较大难度，针对该特殊情况，制定了详细可行的技术方案，一次性成功的完成了裂纹缺陷的挖补和对接接头的焊接，对于同类问题的解决具有借鉴价值。
关键词：超超临界 P92钢裂纹挖补焊后热处理
1前言
河源电厂2×600MW超超临界燃煤发电机组，锅炉的最大连续蒸发量1795t/h，过热器出口压力和温度分别为26.15MPa和605℃，主蒸汽管道管件为意大利IBF公司生产，材质是SA-335P92。
国内关于P92钢的焊接经过近几年的研究已基本掌握其焊接性能，但对于焊接热处理过程中热电偶的安装方式以及焊到20mm左右时是否进行射线探伤，各电建公司及配管加工厂的处理方式不同。河源电厂P92主蒸汽管道的焊接规范依据《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004，对于壁厚不小于70mm的管子，其焊接接头无损检验要求是焊接到20mm左右时需做100%射线探伤，焊接完成后做100%超声波检验[1]。
河源电厂2#机组规格为Ф406×100mm的主蒸汽管道在安装过程中，第23#焊缝焊到厚度20mm左右时，在做清理焊道时发现微细裂纹。经射线探伤，底片有11mm长（周向）的缺陷显示。通过打磨深度约1.5mm，焊接接头裂纹显现有朝母材延伸的迹象，见图1。

图1 焊接接头裂纹照片
在发现主蒸汽管道23#焊口存在裂纹缺陷之后，由于多种原因，未及时处理，放置一段时间后裂纹向弯头侧母材扩展，割口后经渗透检验发现弯头母材内壁存在轴向30mm、内壁到外壁方向长约70mm的裂纹，见图2。

图2 裂纹情况
本文对该P92钢的焊接性进行了分析，并对23#焊口裂纹缺陷的挖补和对接接头的焊接进行了总结。
2 P92钢焊接性分析
2.1淬硬倾向
P92钢材料导热性比碳钢差，焊接残余应力较大，在焊接过程热循环作用下会出现硬脆的马氏体组织，如果焊接接头刚度过大或焊接过程中含氢量较高，就可能产生冷裂纹。因此，必须采取措施减小构件刚性并严格限制氢的来源。
2.2焊接接头热影响区的软化
P92钢主蒸汽管道通常采用多层多道焊接，热影响区中承受的温度在AC1～～AC3之间的不完全正火区的金属会发生部分奥氏体化,处于该温度区间的金属沉淀强化相不能完全溶解，在随后的热处理过程中未溶解的沉淀相发生粗化，从而造成这一区域材料强度降低，形成软化区，降低其蠕变强度[2]。
焊接热影响区的软化程度与所用的焊接规范有关，包括预热、焊接热输入等。焊接热输入大，软化区宽,因此焊接时应严格限制焊接热输入。
2.3焊接接头的脆化
焊缝熔池温度过低或焊缝熔池金属流动性较差时，焊缝金属将出现成份不均匀问题，即引起的偏析；以及焊缝熔池温度过高造成焊接接头过热区晶粒粗大，都会引起脆化。焊接接头在经受焊接热循环的高温时，尤其是过热区温度超过1100℃，晶粒长大较快。焊接热输入大，焊接接头脆化倾向增大，因此焊接时应严格控制焊接热输入，同时还必须保证焊缝熔池的合金成份尽可能均匀。
此外，P92钢合金元素含量较高，在空气中冷却可形成粗大马氏体，这是导致脆化的另一个因素。

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