在水壓試驗(yàn)前期，主蒸汽管道出口兩只堵板需要焊接。主蒸汽管道出口規(guī)格為Φ483mm×70mm，此堵板焊縫兩側(cè)母材分別為SA335 -P91+20G，為異種鋼焊接。由于焊件兩側(cè)材質(zhì)差別很大，采用哪種焊接工藝能保證焊縫質(zhì)量，同時(shí)能滿足水壓試驗(yàn)1.25倍超壓試驗(yàn)的要求，對(duì)焊接提出新的難題。本文根據(jù)鋼材性能和異種鋼焊接技術(shù)規(guī)程，提出了精確的焊接工藝，解決了上述的焊接工藝問題，為今后該類焊口焊接提供了有力依據(jù)。
1 引 言
超臨界以上火力發(fā)電機(jī)組鍋爐側(cè)主蒸汽出口材質(zhì)均為SA335-P91，在水壓試驗(yàn)前一種情況增加水壓堵閥，這種做法成本很高;另外一種做法是焊接水壓堵板，這種做法成本低，一般選擇低合金鋼或碳素鋼的堵板，例如12Cr1MoVG、15CrMoG、20G等。但這種做法給施工單位帶來了焊接困難的問題。
大唐淮北發(fā)電廠虎山項(xiàng)目2×660MW機(jī)組建筑安裝工程#1機(jī)組水壓前，主蒸汽管道出口兩只堵板焊接。主蒸汽管道出口規(guī)格為Φ483mm ×70mm， 此堵板焊縫兩側(cè)母材為P91+20G。P91 為BⅢ類馬氏體型熱強(qiáng)鋼，20G為AⅠ類碳素鋼, 級(jí)別相差5個(gè)等級(jí)，在DL/T752-2010《火力發(fā)電廠異種鋼焊接技術(shù)規(guī)程》中從焊接工藝評(píng)定到焊接材料沒有相對(duì)應(yīng)的選擇依據(jù)，只是在6.3中提到異種鋼接頭兩側(cè)的材料的合金成分差異較大時(shí)，可采取堆焊過渡層的方法來減小接頭部分材料合金的成分差，在低成分一側(cè)堆焊一種中間成分的材料，形成過渡層[1]。根據(jù)這個(gè)思路確定采用堆焊過渡層的工藝進(jìn)行焊接。
2 SA335-P91+20G工藝介紹
2.1 焊材選用 選擇常用的火力發(fā)電廠使用的焊材，該工藝選擇4種焊材，分別是E9018-B9、R407、R307、J507。
2.2 焊接工藝
2.2.1 焊接工藝 采用焊條電弧焊的方法進(jìn)行焊接。
2.2.2 焊前預(yù)熱 由于SA335-P91鋼焊接時(shí)易產(chǎn)生冷裂紋，為防止產(chǎn)生冷裂紋，焊前必須進(jìn)行預(yù)熱。而材質(zhì)為20G堵板最厚處達(dá)到70mm，因此也要進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度均為：200~250℃。預(yù)熱時(shí)間越長越好，可以充分的使焊縫兩側(cè)的母材預(yù)熱均勻，一般在5小時(shí)以上。
2.2.3 焊口點(diǎn)固 焊口施焊前應(yīng)采用P91鋼材質(zhì)的點(diǎn)固塊點(diǎn)固于焊口坡口內(nèi)側(cè)，點(diǎn)固數(shù)量為三個(gè)位置點(diǎn)固，點(diǎn)固塊等距離地布置于坡口圓周內(nèi)側(cè)，待預(yù)熱結(jié)束并焊接到“定位塊”時(shí)，應(yīng)除去點(diǎn)固塊，但除去點(diǎn)固塊時(shí)，不得損傷母材，并將其殘留焊疤清除干凈[2]。
2.2.4 過渡層焊接 采用兩人對(duì)稱焊、多層多道焊，并將各層的接頭錯(cuò)10~15mm，且多層多道焊縫焊接時(shí)，各層道進(jìn)行檢查，合格后進(jìn)行焊接次層道。每層焊道焊接厚度不超過焊條直徑的1.5倍。
(1)過渡層第1層(E9018-B9層)：采用E9018-B9Ф4.0mm焊接。水壓結(jié)束后，為了割除堵頭時(shí)，不傷及母材，至少焊接2層，焊接厚度應(yīng)>10mm。焊縫寬度應(yīng)≥110mm。
(2)過渡層第2層(R407層)：在第1層焊接結(jié)束后，才能焊接第2層。采用R407 Ф4.0mm 焊接。至少焊接兩層，焊縫厚度>10mm，焊縫寬度應(yīng)≥105mm。
(3)過渡層第3層(R307層)：在第2層焊接結(jié)束后，才能焊接第3層。采用R307Ф4.0mm 焊接。焊接1層，焊縫厚度5mm，焊縫寬度應(yīng)≥100mm。施焊過程中，層間溫度控制在200~350℃。
2.2.5 碳鋼層焊接 使用J507Ф4.0mm焊接，直至焊接結(jié)束。
2.2.6 焊后熱處理 焊縫整體焊接完畢后，冷卻到100~120℃，恒溫1h，進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變后再進(jìn)行焊后熱處理。熱處理過程中升溫、降溫速度控制在60℃/h，加熱溫度為650±10℃。恒溫時(shí)間依據(jù)1h/25mm計(jì)算，但應(yīng)≥4h。該規(guī)格焊口恒溫溫度為4小時(shí)。選用4組10kW加熱器分區(qū)控溫，降溫過程中，溫度在300℃以下可不控制[3]。
焊后熱處理時(shí)加熱、測溫點(diǎn)及保溫層布置如圖3所示，焊縫處焊縫為梯子焊縫，加熱器采用繩型陶瓷加熱器，其他位置用片狀陶瓷加熱器。
3 無損檢測
熱處理結(jié)束后，對(duì)焊縫及焊縫兩側(cè)各100mm 處進(jìn)行打磨光滑，對(duì)焊縫進(jìn)行磁粉檢測，檢測合格后，進(jìn)行下一道工序。
4 結(jié)束語
通過合理的選用焊材，焊材材質(zhì)層層遞減，滿足異種鋼焊接要求。在后續(xù)水壓試驗(yàn)中，該焊口承受了31.75MPa的試驗(yàn)(工作壓力為25.4MPa)。 說明采用該工藝進(jìn)行焊材成分差距比較大的異種鋼焊接是成功的。