[发明专利]高压加热器疏冷段中低合金钢管板的焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及低合金钢管板的焊接工艺，尤其涉及一种高压加热器疏冷段中厚度δ≥200mm的大锻件低合金钢管板的焊接工艺，属于焊接技术领域。

背景技术

电站辅机如300-1000MW高压加热器管板的材质为低合金钢管板，通常是20MnMoNb、20MnMo等，低合金钢管板与疏冷段顶板的焊接，此焊缝是疏冷段焊缝的一部分，要求密封焊，以形成疏冷段的密封，避免蒸汽进入疏冷段而降低换热效率。

20MnMoNb管板为低合金高强钢锻件，其抗拉强度σb=610-780MPa，屈服强度为σs≥460MPa；20MnMoNb管板的化学成分见表1：

表1：管板20MnMoNb化学成分和组织  

20MnMoN管板的碳当量CE为0.552%左右，该值处于焊接性差的范围，若焊接冷却速度过大将形成淬硬的马氏体产生，产生冷裂纹；由于20MnMoNb低合金钢管板焊接性差，焊前需预热120-250℃，但该管板厚度达δ400-700 mm，使得散热快，焊接过程中，非常容易造成开始焊接时温度就达不到预热温度而产生冷裂纹，焊接过程中产生冷裂纹一直是焊接行业内的一大难点。

根据高压加热器的运行情况，要求所有高压加热器疏冷段焊缝都要采用密封焊，否则蒸汽一旦进入疏冷段，便会影响高压加热器的下端差。高压加热器下端差达不到设计值，其中较多的是下端差偏离设计值10℃以上，从而大大降低了高压加热器的换热效率，严重影响电厂的节能降耗。另外，疏冷段进入蒸汽后成为汽液两相，换热管很容易腐蚀；换热管一旦腐蚀便将影响高压加热器的使用年限。

在应用过程中，2009年某电厂600MW亚临界3#高压加热器在运行168小时后因蒸汽进入疏冷段而出现故障，该高压加热器返厂后对管系做灌水试验，发现疏冷段有较多水漏出，经检查后发现管板与疏冷段顶板R处存在焊缝泄漏，该焊缝泄漏导致整个高压加热器不能使用，带来极大的经济损失。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高压加热器疏冷段中低合金钢管板的焊接工艺，解决管板环形槽与疏冷段顶板R处焊缝泄漏的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种高压加热器疏冷段中低合金钢管板的焊接工艺，包括疏冷段及其中的管板，在管板正面带极堆焊形成正面堆焊层，其焊接工艺包括以下步骤：

第一步，在管板上沿筋条中心线对称钻两盲孔； 

第二步，采用感应加热器对管板预热；

第三步，在管板上焊接低碳钢筋条；

第四步，对管板两盲孔处进行手工电弧焊堆焊，采用J507R焊条焊满，焊前保持预热温度；

第五步，对两盲孔堆焊处的焊缝进行后热处理；

第六步，打磨两盲孔堆焊处，对两盲孔堆焊处做MT、UT探伤，并同管板正面堆焊层一起做消除应力的热处理；

第七步，在管板背面机加焊缝根部为U型的环形槽，在两盲孔处形成焊接结构；

第八步，装疏冷段顶板，管板两盲孔的堆焊层与疏冷段顶板R处相焊，筋条与疏冷段顶板相焊。

作为一种优选方式，在第一步中，所述盲孔的直径为Ф60-70 mm，钻设在偏离环形槽中心的管板上。

作为一种优选方式，在第二步中，对管板预热温度为120-250℃。

作为一种优选方式，在第五步中，后热温度为250-450℃，时间3-4h。

作为一种优选方式，对第六步探伤合格后的堆焊层与管板正面堆焊层一起热处理，热处理要求为：600±10℃/6.5-8h，出入炉温度≤450℃，升降温量≤80℃/h。

作为一种优选方式，第八步中：采用超低氢J507RH焊条，焊前不预热，对该焊缝进行MT探伤。

本发明部分结构的作用为：

环形槽：实现管板与过热段筒节的对接。

筋条：用于与疏冷段顶板相焊。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、整个过程与传统工艺相比，增加了钻孔、手工焊堆焊及探伤工序，实现了低合金钢管板之间的焊接；

2、环形槽焊缝根部为U型，根部的残余应力较小，外加管板正面堆焊层的热处理，从而消除了孔在堆焊层部分的焊接残余应力，进而保证了疏冷段顶板与管板焊接的焊接质量；

3、通过钻孔、盲孔的堆焊与管板环形槽机加后的结合而形成新的焊接结构，解决了此处的焊缝泄漏，减少了高压加热器因焊缝泄漏，蒸汽进入疏冷段而降低其换热效率的影响；