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​减温减压装置的材料选择及焊接质量控制

[ 时间:2024-11-12 阅读:66次 ]

电站锅炉减温减压装置通常选用低合金耐热钢材料,如温度(400℃< T≤450℃)选用 15CrMo、温度 450℃< T≤540℃选用 12Cr1MoV 材料2。此类材料含合金元素较多,焊接、热处理工艺要求较高,焊接时易产生裂纹、接管角焊缝根部易产生未熔合。为了防止这些缺陷的产生,需要从材料化学成份、力学性能、焊接、热处理工艺等方面着手进行原因分析并提出防治措施。


一、材料选择


  1. 温度适应性

    • 对于电站锅炉减温减压装置,不同的温度范围决定了不同材料的选用。当运行温度处于 400℃< T≤450℃时,常选用 15CrMo 材料;而当温度在 450℃< T≤540℃时,则倾向于选用 12Cr1MoV 材料这类低合金耐热钢。这些材料能在相应温度区间内较好地承受高温环境,具备良好的耐热性能,以保障装置在高温条件下稳定运行。

  2. 化学成份考量

    • 合金元素含量:低合金耐热钢含有如 Cr、Mo、V 等较多的合金元素。这些合金元素可形成稳定的碳化物,有效提升材料的高温强度、抗氧化性能等。例如,铬元素能增强材料的抗腐蚀能力,钼元素有助于提高材料的高温强度。然而,合金元素含量过高会带来诸如焊接性能变差、热处理工艺要求提高等问题,所以要依据具体工作条件合理控制其含量。

    • 杂质元素含量:材料中的杂质元素像硫、磷等,会对材料的力学性能和耐腐蚀性能产生不利影响。因此,在材料选择过程中,必须严格控制杂质元素的含量,确保材料质量和性能符合要求。

  3. 力学性能要求

    • 强度:减温减压装置在工作时需承受一定压力,所以所选材料要具备足够的强度,包括屈服强度、抗拉强度等指标。要根据装置的工作压力和设计要求来确定所需的强度标准,并据此选择合适的材料。同时,还需考虑材料在高温下强度的变化情况,保证其在高温环境中仍能维持足够的强度来应对工作压力。

    • 韧性:材料的韧性体现了其在受到冲击载荷时吸收能量的能力。在装置运行过程中,可能会遭遇一些冲击载荷,所以材料应具备一定的韧性,如冲击韧性、断裂韧性等指标需满足相应要求,以保障装置在受到冲击时不会轻易损坏。

  4. 焊接性能因素

    • 焊接裂纹敏感性:由于减温减压装置常用的低合金耐热钢材料含合金元素较多,焊接时容易产生裂纹。在选择材料时,要充分考虑其焊接裂纹敏感性,尽量挑选焊接裂纹敏感性较低的材料,从而降低焊接过程中产生裂纹的几率。可通过合理控制材料化学成分、优化焊接工艺等手段来实现这一点。

    • 接管角焊缝根部未熔合:接管角焊缝根部易出现未熔合现象,这是减温减压装置焊接中的常见问题。因此在选择材料时,要注重其焊接性能,优先选用易于焊接且不易产生未熔合问题的材料。可通过改进焊接工艺、提升焊接技术水平等方式来减少此类问题的发生。

  5. 热处理工艺匹配

    • 材料的热处理要求:不同材料有不同的热处理工艺需求,比如有的材料需进行正火、回火等处理以提高强度和韧性,有的则需进行淬火、回火等处理来提升硬度和耐磨性。在选择材料时,要考虑其热处理要求,并确保实际生产环境能满足相应的热处理条件。

    • 热处理对材料性能的影响:热处理工艺对材料性能影响重大。合理的热处理工艺能提升材料的强度、韧性、耐热性能等;而不合理的热处理工艺则可能导致材料性能下降、产生裂纹等问题。所以要充分了解材料的热处理工艺要求,结合实际生产情况选择合适的热处理工艺,以保证材料的性能和质量。

二、焊接质量控制


  1. 焊接工艺规范制定

    • 根据所选材料的特性,如合金元素含量、焊接裂纹敏感性等,制定详细且适宜的焊接工艺规范。包括确定合适的焊接方法(如手工电弧焊、气体保护焊等)、焊接参数(如焊接电流、电压、焊接速度等)以及焊接材料(如焊条、焊丝等)的选用。

    • 例如,对于 15CrMo 材料,可能采用手工电弧焊,焊接电流可根据焊件厚度等因素在一定范围内合理设置,焊条要选用与母材匹配的低氢型焊条等。

  2. 焊接人员资质与培训

    • 从事减温减压装置焊接工作的人员必须具备相应的资质证书,证明其经过专业培训,掌握了必要的焊接技能和知识。

    • 定期对焊接人员进行培训和考核,使其及时了解新材料、新工艺的发展情况,不断提升焊接技术水平,以确保焊接质量。

  3. 焊接前准备工作

    • 对焊件进行清洁处理,去除表面的油污、铁锈、氧化皮等杂质,保证焊接表面洁净,以利于焊接熔合。

    • 对焊件进行坡口加工,根据焊件厚度和焊接要求设计合理的坡口形式(如 V 型坡口、U 型坡口等),并保证坡口尺寸准确、表面平整,为焊接创造良好条件。

    • 进行焊接材料的烘干处理,如焊条要按照规定的温度和时间进行烘干,防止焊条受潮导致焊接质量问题。

  4. 焊接过程监控

    • 在焊接过程中,实时监控焊接参数是否保持在规定范围内,如焊接电流、电压、焊接速度等。一旦发现参数偏离,及时调整,确保焊接过程稳定、规范。

    • 观察焊接熔池的状态,判断焊接质量,如熔池是否饱满、均匀,是否有夹渣、气孔等缺陷出现。若发现问题,及时采取措施进行处理,如清理熔池、调整焊接参数等。

  5. 焊接后检验与处理

    • 焊接完成后,对焊接接头进行外观检查,查看是否有表面裂纹、咬边、未熔合等缺陷。若发现外观缺陷,要及时进行修复处理。

    • 采用无损检测方法对焊接接头进行内部质量检测,如射线检测、超声检测等,以确定焊接接头内部是否存在气孔、夹渣、裂纹等缺陷。若检测出内部缺陷,要根据缺陷的严重程度采取相应的修复措施或判定焊件是否报废。

    • 对焊接接头进行热处理,根据所选材料和焊接工艺的要求,进行相应的热处理操作,如回火处理等,以消除焊接应力,提高焊接接头的性能。


通过合理的材料选择和严格的焊接质量控制,能够有效提高减温减压装置的质量和可靠性,保障其在工业生产中的安全、稳定运行。

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