600MW超临界机组高压给水管道(WB36)焊接

韩光海

(神华国能宝清煤电化有限公司，黑龙江 宝清 155600)

某发电厂扩建工程安装两台国产600MW超临界燃煤发电机组，其中高压给水管道使用了WB36 钢，规格为355mm×45mm，工作压力29MPa，工作温度283℃。施工安装时采用德国蒂森SHschwarz3KNi焊条，在维修过程中焊条用完，改用国产焊条代替。实践证明，采用国产757Ni或707Ni焊条，既能满足使用要求又能保证焊接质量。

一、WB36的成分和力学性能

WB36(15NiCuMoNb5)是为德国梯生钢厂、曼内斯曼钢厂和日本住友金属株式会社生产的Ni-Cu-Mo低合金钢，主要用于压力容器和电站锅炉。该钢具有较高的强度和优良的耐高温、耐腐蚀性能，室温抗拉强度可达610MPa以上，屈服强度≥440MPa，同时还具有良好的焊接性能，用于壁温≤500℃，大口径(76～660mm)锅炉厚壁钢管、集箱及汽包压力容器等，其化学成分和力学性能见表1、表2。

表1 WB36钢化学成分 %

表2 WB36钢力学性能

二、WB36钢材焊接性

WB36钢属低合金高强度钢中的低碳调质钢，其焊接性取决于它的化学成分，焊接该钢主要从两方面考虑：是否产生各种裂纹和是否在焊接热影响区产生脆化。.

1.热裂纹与冷裂纹

WB36钢含碳量较低，因此对SP杂质控制得较严。在正常情况下，这种钢不会产生热裂纹，在此基础上，通过加入多种提高淬透性的合金元素，可保证获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体的混合组织，所以，开始转变温度Ms点较高，如果在该温度下冷却较慢，生成的马氏体还能再进行一次“自回火”处理。因此，只要工艺合理，保证马氏体转变时的冷却速度，可以减少冷裂纹的产生。为此，焊接过程中采用焊接预热，焊接后热处理和调节线能量，来延伸冷却时间，避免冷裂纹的产生。

2.热影响区的液化裂纹

WB36钢中含有一定量的Ni，使热影响区液化裂纹敏感性增强，但由于SP含量比较低，因此影响区的液化裂纹敏感性不大，如采用小能量的手工电弧焊，同时控制熔池形状，减小凹度，就可以有效地防止热影响区的液化裂纹的产生。

3.再热裂纹

WB36钢由于含有Ni、Cu、Nb、Mo沉淀强化元素，在焊后消除应力热处理或焊后再次高温加热的过程中，热影响区的粗晶区可能产生再热裂纹。为此要选用小线能量的手工电弧焊，控制热影响区的预热温度配合后热，再选用高韧性的焊条，可以有效地防止再热裂纹的产生。

4.热影响区的过热区脆化

WB36钢属于低碳合金钢，通过提高淬硬性来保证其高强度和高韧性。该钢种有一个最佳的冷却时间t8/5。焊接WB36钢，如果t8/5太小，过热区粗大奥氏体全部转变成粗大马氏体，使韧性下降；如果t8/5太大，除奥氏体晶粒粗化引起的脆化外，还能产生上贝氏体和M-A组元引起的脆化。由于WB36钢具有很好的韧性，只要严格控制焊接预热温度和线能量，选择含有一定量Ni的焊条，就可避免焊接热影响区的脆化。

三、WB36钢焊接工艺特点

1.焊接方法和焊接材料的选择

WB36钢是在调质状态下使用，应尽量限制热量对母材的影响，因此要选择线能量较小的焊接方法。根据钢种力学性能和化学成分，我们选择了国产结757Ni焊条，采用直流反接进行施焊。

2.焊接工艺参数(表3)

表3 焊接工艺参数

(1)预热主要防止裂纹的产生，焊接预热温度：150～200℃。(2)采用钨极氩弧焊打底，使用φ2.5mm的H08Mn2Mo焊丝，电弧焊条(结757Ni)盖面，采用多层多道焊，层间温度≤250℃，焊后热处理。(3)焊后去氢热处理温度：250～300℃，保温2～3h。(4)焊后消除应力 热处理温 度：580～620℃，每25mm保温1h。

四、焊后试验分析及结论

1.焊条金属的化学成分及力学性能

国产焊条化学式见表4，焊接接头力学性能见表5。

德国SH.schwarz3KNi焊条焊接接头力学性能见表6、表7。

表4 %

表5

表6 %

表7

通过对比，选择结757Ni焊条能够满足使用要求。

五、结论

本文通过对WB36钢的试验制定的焊接工艺是合理的，选用结757Ni焊条焊接，焊接接头的综合性能好，尤其是较高的韧性抗拉裂性，完全符合标准要求。

[1]周振平等.焊接冶金与金属焊接性[M].北京机械工业出版社，1992.

[2]张佩良.火力发电厂金属管子材料及高合钢焊接[M].中国电力出版社，2003.

[3]国电双鸭山发电有限公司600MV汽机检修规程，2007.