1、HEPTRI超 (超）临界机组锅炉焊接技术湖南省湖南省 电电 力力 试验试验 研究院研究院 2018/12/16 1HEPTRI 什么是焊接？焊接是利用两个物体原子间产生的结合作用连接成一体，连接后不能再拆卸的连接方法。 焊接技术的发展：中国古代1885年年俄国人别那尔道斯发明碳弧焊开始20世纪 30年代，气焊和手工电弧焊40年代初出现了优质焊条，使焊接技术得到了一次飞跃。随后电阻焊和埋弧焊的应用，使焊接过程实现了机械化和自动化。50 60年代，不断出现电渣焊、各种气体保护焊、超声波焊、等离子弧焊、电子束焊和激光焊接等方法，使焊接技术达到了一个新的水平。80年代还进行太空焊接试验。 Date
2、2 长沙HEPTRI可焊性：可焊性是指金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，实现优质焊接接头的难易程度。1)工艺可焊性碳当量公式 ： 0.4， 0.6冷裂缝敏感系数 PC 式中： h-板厚 (mm); H-焊缝金属中扩散氢的含量 (ml/100g) 试验：拘束试验、刚性试验等2)使用可焊性Date 3 长沙HEPTRI 常用焊接方法间接 手工电弧焊 简称为手弧焊。它是利用焊条与工件之间产生的电弧热来熔化被焊金属的一种手工操作的焊接方法。 埋弧自动焊：又称为焊剂层下自动电弧焊。是目前生产效率较高的机械化焊接方法之一。 氩弧焊 氩弧焊是以氩气为保护介质的一种电弧焊。氩气是一
3、种惰性气体，它既不与金属起化学反应使被焊金属氧化或合金元素烧损，也不熔解于滚体金属中产生气孔，因此氩气的保护十分可靠，焊缝质量高。 非熔化极 熔化极 二氧化碳气体保护焊 二氧化碳气体保护焊是以 CO2气体作为保护介质的电弧焊方法。焊接装置与熔化极氩弧焊相似，以连续送进的金属焊丝为电极，采用自动或半自动方式进行焊接。 Date 4 长沙HEPTRI 电渣焊 ：利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热作为热源来熔化电极和焊件实现焊接的一种熔焊方法。在焊工件的两个端面之间保持一定的间隙，在间隙两侧有两个中间通水冷却的成形铜块紧贴于钢板，使被焊处构成一个方柱形空腔，在这个空腔内由一定导电性液态熔渣构成渣池。
4、焊接时，焊丝送到渣池中，焊丝和工件之间的电流通过渣池产生很大的电阻丝，渣池温度达 17002000 ，高温的渣池将热量供给工件和焊丝，使工件边缘和送入的焊丝熔化，液态金属的比重较熔渣大，便沉集于渣池底部，形成熔池。随着焊丝和工件边缘不断熔化，熔池和渣池不断上升，当金属溶池达到一定深度后，熔池底部逐步冷却凝固成焊缝。因此，实现了两个焊件的连接。 电阻焊 电阻焊是利用电流通过工件接触处所产生的电阻热进行焊接，并在压力下形成焊接接头的方法。根据焊接接头的型式可分为点焊、对焊和缝焊三种形式。 摩擦焊 钎焊Date 5 长沙HEPTRI背景 随着我国电力工业的进一步发展 ,大容量、高参数超临界参数火电机
5、组逐渐开始投入商业运营。我国首台国产超临界 600MW 机组已于 2004 年 9 月 30日并网发电，首台国产超超临界 1000MW 机组正在建造，这一切标志着我国电力工业发展跨上一个新台阶。 从目前世界火力发电技术水平看，提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽参数，即提高蒸汽的压力和温度。发展超临界和超超临界火电机组，提高蒸汽参数对于提高火力发电厂效率的作用是十分明显的。下表给出了蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系。 蒸汽温度和压力的提高，使得供电煤耗大幅度下降，电厂效率在大幅度提高，为达到提高参数的要求，关键在于金属材料能否耐高温、高压。 Date 6 长沙HEPTRI机组参数与热效率序
6、号机组类型 蒸汽压力 蒸汽温度 电厂效率 供电煤耗 (注 )l 中压机组 3.5MPa 435 27 % 460g/kWh2 高压机组 9.OMPa 510 33 % 390g/kWh3 超高压机组 13.OMPa 535/535 35 % 360g/kWh4 亚临界机组 17.0MPa 540/540 38 % 324g/kWh5 超临界机组 25.5MPa 567/567 41 % 300g/kWh6 高温超临界机组 25.OMPa 600/600 44 % 278g/kWh7 超超临界机组 30.0MPa 600/600/600 48 % 256g/kWh8 高温超超临界机组 30.0M
7、Pa 700 57 % 215g/kWh9 超 700 机组 超 700 60 % 205g/kWh注：发电煤耗用标煤量统计，标煤量是一个统计折算标准， 1kg 标煤的发热量为 7000 大卡Date 7 长沙HEPTRI超（超）临界机组锅炉的用钢特点 1） 水冷壁 水冷壁用钢一般应具有一定的室温和高温强度，良好的抗疲劳、抗烟气腐蚀、耐磨损性能，并要有好的工艺性能，尤其是焊接性能。 通常 SC、 USC锅炉都采用膜式水冷壁。由于膜式水冷壁组件尺寸及结构的特点，其焊后不可能在炉内进行热处理，故所选用钢材的焊接性至关重要。要在焊前不预热、焊后不热处理的条件下，满足焊后热影响区硬度不大于 360HV
8、10 、焊缝硬度不大于400 HV10的有关规定（ TRD201 德国蒸汽锅炉技术规范 -TRD进行锅炉压力容器及其附件制造厂认证即 TRD201认证 )，以保证使用的安全性。另外，水冷壁管内介质是液汽两相，管外壁又在炉膛燃烧时煤粉颗粒运动速度最快的区域，积垢导致的管壁温升高和燃烧颗粒冲刷都是选用钢材要考虑的问题。由此可见，水冷壁用钢的开发也是发展 SC、 USC锅炉的技术关键之一。 Date 8 长沙HEPTRI超（超）临界机组锅炉的用钢特点 随着 SC、 USC锅炉蒸汽压力、温度的升高，水冷壁温度也会提高，例如在 31MPa/620 的蒸汽参数下，出口端的汽水温度达475 ，投运初期中墙温
9、度为 497 ，垢层增厚可升至 513 ，热负荷最高区域的管子壁温可达 520 ，瞬间最高可达 540 。这就需要合金含量更高，热强性更好的钢材。为了满足这种高参数锅炉水冷壁用钢的要求，在 SA213-T22钢的基础上，开发了两种新钢材 T23(HCM2S）和 T24(7CrMoVTiB10-10)，二者都具有良好的焊接性，在焊前不预热焊后不热处理的条件下 (壁厚 8mm )，焊后焊缝和热影响区的硬度均低于 360 HV10。许用金属壁温可达600 ，是蒸汽温度 620 以下锅炉水冷壁的最佳用钢 Date 9 长沙HEPTRI超（超）临界机组锅炉的用钢特点 2) 过热器、再热器 过热器、再热器在高参数锅炉中所处的环境条件最恶劣，所用钢材在满足持久强度、蠕变强度要求的同时，还要满足管子外壁抗烟气腐蚀及抗飞灰冲蚀性能、管子内壁抗蒸汽氧化性能，并具有良好的冷热加工工艺性能和焊接性能 Date 10 长沙
