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如何进行马氏体不锈钢水轮机转轮特厚板的FSW +SMAW焊
来源:艾特贸易2018-01-19
简介(1) 工况 三门峡水电站水轮发电机组中的混流式转轮材质为 ZG06Cr13Ni4Mo 马氏体不锈铸钢,规格Φ 5500mm ,净重 92t ,分两瓣在工厂制造,到工地焊为一体。受铸造能力所限,其中上冠分为
(1)工况 三门峡水电站水轮发电机组中的混流式转轮材质为ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈铸钢,规格Φ5500mm,净重92t,分两瓣在工厂制造,到工地焊为一体。受铸造能力所限,其中上冠分为环板、面板、合缝板分别铸造后再焊为一体。环板与面板角接环缝采用电渣焊,合缝板角接接头及叶片与上、下冠的组焊采用焊条电弧焊。
(2)电渣焊焊接工艺 环板与面板角接环缝直径Φ4400mm,厚达180mm,国内尚无以电渣焊焊接的先例,故焊前按ASME规范第Ⅸ卷作焊接工艺评定。在评定合格基础上施焊。工艺要点:采用超低碳同质焊丝H00Cr17Ni6Mo-ANF-14的组配,焊后进行正火+两次回火热处理。设计的工装使焊缝始终处于便于电渣焊的垂直位置,并解决了引弧、建立渣池和引出熔池的一系列工艺问题。转轮角接环缝经20h连续施焊才完成,焊后100% UT检验合格。
(3)焊条电弧焊焊接工艺
1)上冠合缝板角接接头焊接:开不对称双面J形坡口,以低匹配的A237焊条焊接(熔敷金属主成分为0Cr18Ni12Mo2V,σb≥540MPa,δ5≥25%),焊接区局部预热到80℃。直流反接,多层多道焊,焊后100% UT检验合格后再行热处理。
2)叶片与上冠及下环焊接:仍开不对称双面J形坡口,为防止冷裂,以低匹配的A237焊条焊接打底层,填充、盖面则采用同质超低碳不锈钢焊条M831,以确保接头综合力学性能及耐腐蚀、抗气蚀性能与母材一致。仍预热80℃,直流反接,多层多道对称焊,层温<150℃。由于焊接工作量大,故组织了14名焊工同步施焊。正面焊后允许背面碳弧气刨清根,但清理后应100% PT检验合格,方能继续对背面施焊。焊后100% UT、PT检验合格后整体消除应力热处理。
3)两瓣转轮的工地复合:尽管是厚大件复合,但限于工地条件也只能采用焊条电弧焊。其中难度最大的是下环复合,焊前应以机加工开不对称双U形坡口,并以千斤顶顶开3~5mm间隙作为反变形,以防止焊后圆度超差。仍采用A237焊条打底,M831焊条填充、盖面,多名焊工同步实施的内外对称多层多道焊方案。但现场不具备热处理条件,而只能以层间圆头风铲作局部振动消除应力,焊后则作局部回火热处理,以消除应力。
(4)生产应用 以此工艺焊接的转轮已在水电站服役多年,足以证明其可靠性。从事后分析,厚度为180mm板用ESW焊是无可厚非的,但采用SMAW焊复合大厚度板的施工方案值得商榷,今后施工时不妨探讨一下采用药芯焊丝半自动MIG焊,甚至MAG焊的可行性。
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