阀门焊接工艺评定试验应用实例.pptx

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1、4、施焊过程a)焊前准备将A 132焊条(2.5mm)150 烘焙1h,焊丝除水和油等污物。检查焊接设备的仪器和仪表。试板按图2所示用 A 132焊条点固焊，点 固焊点不得在坡口内 侧。预留反变形余量，以达到焊后试板平面挠度3。第1页/共35页b)施焊清除焊道及两侧20mm内污物。采用熔化极氢弧焊，焊丝1.2mm,氩气流量2530L/min。采用多层焊，层间温度200。首层进行射线检查，以后每焊5层射线检查一次，发现气孔和裂纹等缺陷应清除后再继续焊下一层，直至焊满坡口。最后一层焊层表面余高02.5 mm，不得有咬边、裂纹、夹渣、气孔和弧坑等缺陷。第2页/共35页C)焊后处理焊后试板允许冷校平。

2、焊后试样加热至(420 450)保温8h后随炉冷5、检查项目及评定标准(按压力容器标准)a)外观检查 焊缝表面及热影响区不得有裂纹、气孔、未熔合、未焊透、咬边、弧坑和烧穿等缺陷。b）无损探伤 焊缝应进行100%渗透检查和射线检验，并对焊缝长度的50%进行超声波检验。第3页/共35页C)力学性能试验拉伸和弯曲试验的结果应不低于母材。拉伸试验按GB 228-87规定进行，试样数量不少于2个，试样采用肩板型试样。弯曲试验按GB 232-88规定，进行4个侧弯试验。试样弯曲到90后，其拉伸面上出现的横向裂纹或缺陷长度不大于1.5mm,纵向裂纹或缺陷长度不大于3mm。冲击试验的试样数量不少于3个，试验按

3、GB 2650 89规定进行。第4页/共35页g)晶间腐蚀试验 按GB 4334.5-84进行。无晶间腐蚀倾向为合格。h)金相检查检查试样不少于2个。不允许有内裂纹、中间未熔合和根部未焊透等缺陷。内部气孔和夹渣按射线结果执行。铁素体：相含量检验按GB 1954-80测量，相含量5%一12%为合格。第5页/共35页6、缺陷处理缺陷的处理和补焊：缺陷应用机械加工方法清除。补焊工艺应与焊接工艺相同。补焊后应按上面的各项规定进行检查和验收。同一部位补焊次数不得超过2次。补焊应在热处理前进行，否则重新热处理。第6页/共35页7、补焊工艺评定试样与焊接工艺评定试样相同，按工艺评定要求焊接，经检验合格后，按

4、原坡口尺寸，加工掉焊肉的1/2厚度。补焊工艺及检验按焊接工艺评定要求进行。8、记录 按焊接工艺评定标准格式记录。第7页/共35页阀门焊接工艺评定试验应用实例2 P91与WC9钢的焊接工艺评定 高温高压电站阀门的某种阀体材料为WC9,要求在阀体两端各焊接一段材料为P91的管道，焊缝100%Co-60射线探伤，接头为类。某厂对P91 和WC9钢的焊接进行了工艺评定试验。第8页/共35页一、钢的机械性能 P91和WC9同属耐热钢其标准号分别为：ASME SA335 P91 ASME SA216 WC9 化学成和机械性能分别见表1、表2。第9页/共35页第10页/共35页二、焊接性能分析 P91钢具有

5、良好的高温抗氧化性能和较高的高温蠕变强度。可用于制造工作温度650的过热器管、连箱和蒸汽管道，也可用于制造压力容器。P91钢含C量较高，又含有多种强碳化物形成元素，具有较好的高温使用性能；钢热处理状态下的金相组织为回火马氏体。该钢种的焊接性能较好，主要有三个问题：(1)P91 在空冷条件下即能淬硬,加上焊接时导热性能差,焊后残余应力较大,再加上氢的作用,使得其冷裂倾向较大;(2)P91 有较大的晶粒粗化倾向,在焊接热影响区会出现粗大的块状铁素体和碳化物组织,使钢材的塑性明显下降;(3)P91 还有较明显的回火脆性。第11页/共35页WC9钢属Cr,Mo珠光体耐热钢，WC9钢的含碳量较低，其合金

6、元素含量与P91钢相比较少，热处理后的组织为珠光体，具有较好的焊接性能。其最高使用温度为570 ，通常用于高温高压的管道及阀门等。第12页/共35页三、焊接工艺由于2种钢成分及性能差别较大，焊接工艺制订以WC9为主。试板：200mm x 100mm x 26mm。坡口形式、试板装配见图1。第一道焊缝采用单面焊双面成形。为避免焊道根部出现夹渣等缺陷，用手工钨极氩弧焊，厚度为3-4mm,焊丝为ER90S-C。填充及盖面采用手工电弧焊，焊条为超低H耐热钢焊条E9015-B3(R407B)。焊接设备氢弧焊为WS-300，手弧焊为ZXG-300R。焊接采用多层多道焊,焊接参数见表3。第13页/共35页第

7、14页/共35页 焊前，清理试板坡口及其表面20mm范围 内的杂质，预热温度250，保温1h。层间温度200250。焊热处理：700，保温1h。性能检测，试样尺寸及检测标准按ASME第IX执行。焊接后，经外观及射线探伤检查，焊缝成形美观，焊缝无缺陷。接头的常温抗拉强度符合要求，冷弯试验结果合格。取得了满意的结果。第15页/共35页阀门焊接工艺工艺规程编制应用实例3 Cr-Mo钢电站阀阀体的补焊工艺根据JB/T 3595-93规定，火力发电站用阀门的壳体铸件材料通常选用珠光体类耐热Cr-Mo钢，如ZG20CrMo、ZG20CrMoV、ZG15Cr1Mo1V和ZG1Cr5Mo等。此类CrMo钢由于

8、含有较多的合金元素，所以其耐腐蚀性、热强性和抗蠕变性能很好，在电站系统的530 650高温工况中能保持良好的机械性能。第16页/共35页1、Cr-Mo钢性能珠光体类耐热Cr-Mo钢的良好力学性能是因为其内含有较高的Cr,Mo和V等合金元素。其中Cr用于提高钢的抗氧化性能，Mo和V提高钢的热强性。有很好的耐热性、热强性和抗蠕变性能。但铸造工艺性能较差，易于在铸件的转角等处产生缺陷。大口径或高压力Cr-Mo钢电站阀的阀体和阀盖铸件经常出现砂眼、裂缝和气孔等，缺陷存在的部位大都是形状突变处(阀体腔体和通径连接处)和壁厚较大的地方(法兰处)，如图1示。第17页/共35页第18页/共35页2、缺陷的判定

9、及处理规定 1）缺陷分为3级，微缺陷、轻缺陷和重缺陷。缺陷的判定以JB/T 3595-93为依据。2）处理规定微缺陷需经打磨后与周围光滑过渡。轻缺陷大于5 mm时，应补焊。重缺陷，面积在100 cm2以下时，补焊后必须经过无损探伤检查；平均深度超过壁厚1/3,面积超过100 cm2的重缺陷，须经厂级技术负责人批准后，按规定工艺补焊。同一部位补焊次数不能超过2次。第19页/共35页4、补焊工艺1）补焊时易出现的问题：焊接熔池区域，温度高，合金元素容易烧损；熔池的快速冷却和温度变化梯度较大时，还容易形成偏析。通常淬透性很好，淬硬倾向较大，焊接冷却过程中，熔和区和热影响区生成马氏体等硬脆组织、产生裂

10、纹。2）补焊工艺：a)焊前准备：选用合适的焊条，按规定烘焙好，放在保温筒中随用随取；对于裂纹必须在裂纹两端打止裂孔后再清除；缺陷清除后应加工形成圆弧坑，并着色探伤，确认无缺陷 后进行补焊；清除应采用砂轮或车削等机械加工方法，禁止用氧乙炔切割或碳弧气刨等热加工方法；清除焊接区域20 mm范围内的氧化层、油污、水分和锈蚀等；焊接前待补焊区域整体预热至300。第20页/共35页b)焊接操作焊接时采用多层多道焊。第一层打底焊用小直径的焊条，小电流短弧操作，焊条不摆动。后续焊条用大直径的焊条，焊条摆动。每道之间的搭接量20%。每道焊缝焊后，应彻底清除焊渣。收弧时要填满弧坑。层间温度应保持在300左右。c

11、)焊后处理。为防止焊接裂纹和调整焊接区力学性能，焊后立即进行600-650回火处理。小型铸件整体处理，大型铸件可采用局部回火热处理清除补焊区域周围的飞溅，将补焊区的焊缝打磨平整、与周围圆滑过渡。对补焊区域按GB 5677-1985进行100%射线探伤评定，必须达到二级合格。有其它探伤要求时必须合格 第21页/共35页阀门焊接工艺应用实例3 ZG15Cr1Mo1V与P91管-管对接的焊接工艺 某电厂公称直径为DN 450mm的高温高压阀门，其阀体材料为ZG15Cr1Mo1V。在阀体两端需焊接P91钢管，为保证焊接质量，对2种钢的对接焊进行了工艺试验及工艺评定。第22页/共35页1、材料特点及焊接

12、性化学成分及机械性能见表1和表2。第23页/共35页焊接性 ZG15Cr1Mo1V是一种综合性能比较好的珠光体耐热铸钢，可在570以下长期工作。该钢铸造后易产生裂纹，对热处理时冷却速度也相当敏感，容易在铸件中造成不均匀的组织，其焊接性能较差。为了防止焊后出现裂纹和得到满意的焊接接头性能，工件宜采用300400 预热和焊后高温回火处理。第24页/共35页P91钢是在1Cr9Mo1马氏体钢中加入了V和Nb等合金元素，使其具有良好的抗高温氧化和蠕变性能的改良型钢。属空冷马氏体钢，碳当量CEN约为1.52%，此材料的焊接性较差，有较强的焊接冷裂敏感倾向。焊接线能量较大时会造成层间组织过热，出现魏氏体组

13、织、造成冲击韧性下降。焊接该钢种防止冷裂纹和提高冲击韧性是主要问题。焊接时要选择正确的工艺参数，严格控制焊缝中的含氢量，冷裂和脆化就可以避免。预热温度200250。第25页/共35页2、焊接工艺评定方案（1）焊接试样试样540 x 35 x 150的钢管；P91为正火+回火状态，ZG15Cr1Mo1V经1050 空冷+980一 1000 空冷+720 回火；坡口形式见图1。第26页/共35页（2）焊接工艺规程采用氢弧焊(TIG)打底(SMAW)填充及盖面的方法。（2种工件焊前预热温度不同。P91为200一250,ZG15Cr1Mo1V为300 400 。）TIG预热温度选定在200一 250,

14、SMAW预热温度选定在250300。TIG选用焊丝ER55-B2-MnV；成分、机械性能见表3、表4。SMAW选用低氢钠型耐热钢焊条E6015-B3(热407)，成分、机械性能见表3、表4。经400 0C烘干，保温2h后放入保温筒内备用。焊接参数见表5 焊接时宜采用小电流短弧焊接。T IC送兹速度应为810cm/min,焊接时焊条的摆幅不宜过大，采用一层多道焊，一层厚度不宜超过4mm，每道宽度不宜超过15mm。焊接层间温度250300收弧时应注意填满弧坑，以免产生弧坑裂纹。接头应错开约5Omm,不能有重叠第27页/共35页第28页/共35页（3）焊后处理焊后应立即进行350 400保温2h的消

15、氢处理，以免产生延迟裂纹。x射线探伤，合格后再进行焊后热处理。P91钢的回火温度低于732，ZG15Cr1Mo1V的回火温度为720 。综合考虑焊后热处理回火温度740 。待射线探伤合格后，进行740保温2h,缓冷至300以下空冷的高温回火处理。第29页/共35页阀门焊接工艺应用实例4 SA217-C12A铸钢阀门阀体的补焊工艺1、焊接性分析C12A属马氏体耐热铸钢，其标准号为ASMESA217C12A。是在9Cr1MoV的基础上发展起来的铸钢钢种。其具有明显的空气淬硬倾向，焊后易得到淬硬的马氏体组织，使焊缝金属脆性增加。合金元素含量较多，碳当量为1.475，超过产生冷裂纹的碳当量极限值0.4

16、,冷裂倾向较大。加上焊接残余应力作用，极易形成冷裂纹。焊接工艺和热处理工艺要求严格。第30页/共35页2、拟定的焊接工艺（1）试样：焊接试样采用C12A铸件，为600mm x 400mm x 50mm试板经RT探伤合格。试样坡口形式如图1所示，化学成分及所选焊条熔覆金属的化学成分见表1。第31页/共35页（2）焊接方法 根据铸钢件的补焊特点，采用手工电弧焊。（3）焊接材料 日本神户制钢所生产的CM-96B9焊条，规格为3.2mm 和4.0mm，焊条经350烘干，保温2h后放入保温筒内 备用。（4）焊接参数 焊接时控制热输入量，不宜过大。采用多层多道焊，每层 厚度不超过3mm，每道宽度不超过15mm，焊接工艺参数 见表2。第32页/共35页（5）焊接预热和层间温度200-350；（6）热处理工艺如图2。第33页/共35页焊接完成后检验焊缝经Co60射线探伤，一次性合格。对焊接接头进行了常温力学性能测试，室温的抗拉强度为610M Pa，延仲率平均值在20%以上，侧弯180,4组试样全部完好。经金相检验，焊缝及热影响区组织均为马氏体，焊缝三点维氏硬度为246,262,268；焊缝平均冲击吸收功约为80J/cm2,均在C12A标准规定范围内(表3)。第34页/共35页感谢您的观看！第35页/共35页