WB2焊条补焊在超超临界阀门铸件上的应用

于 越 严向峰

(东方汽轮机有限公司，四川618000)

我公司自2013年开始正式生产ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB(以下简称CB2)材质铸件，截止2017年6月底已经累计浇注1600余吨铸件，成品入库1400余吨，广泛应用于660 MW、1000 MW火电机组阀门、气缸、阀盖、汽封、弯管等铸件，已经成为世界上生产CB2材质铸件产量最多的厂家，同时也是全球仅有几家掌握CB2材质铸件生产技术的厂家。铸件补焊作为CB2材质铸件生产工序中的重要环节，掌握CB2材质铸件补焊技术至关重要，因此焊材的选用也显得尤为关键。起初CB2材质铸件补焊仅有5Co1一种焊条(进口)，通过焊接工艺评定，试用，正式使用，焊工已经掌握了5Co1焊条的焊接特性，已可以熟练使用5Co1焊条补焊CB2材质铸件。随着CB2材质铸件需求的不断增大，铸件生产周期不断缩短，进口5Co1焊条的供给无法满足生产周期要求，同时又是独家供方，采购成本也高，从而促使我公司寻找其他同样能满足CB2材质铸件补焊要求的焊材。因此，WB2焊条开始用于CB2材质铸件补焊的焊接工艺试验，焊接工艺试验合格后出具焊接工艺规程(WPS)，然后单件焊接试用，验证合格后小批量使用，验证合格后再进行批量化使用。目前我公司所有电焊工均可以使用WB2焊条补焊CB2材质铸件。本文仅以WB2焊条在超超临界阀门铸件补焊上的应用为例进行说明。

1 超超临界CB2材质阀门铸件简介

超超临界CB2材质阀门铸件为目前国内生产的重量最重的CB2材质铸件，代表了国内阀门的最高端制造水平，实物照片见图1。超超临界CB2材质阀门铸件的补焊水平很大程度上也就代表了超超临界CB2材质阀门铸件的制造水平，因此WB2焊条在超超临界CB2材质阀门铸件补焊上的应用意义重大。

图1 超超临界CB2材质阀门Figure 1 Ultra supercritical valve made of CB2

CB2材质为目前国内汽轮机铸件材质使用温度最高(高达620℃)的材质，与超超临界汽轮机用ZG1Cr10Mo1NiWVNbN材质相比，添加了1%Co和微量的硼元素，从而进一步提高了材料的高温性能。

表1 使用WB2焊条补焊的超超临界CB2材质阀门清单Table 1 List of ultra supercritical valve made of CB2 repair welded by WB2 welding rod

2 WB2焊条焊接工艺评定

结合CB2材质超超临界阀门铸件生产流程，我公司专门编制了WB2焊接工艺评定试验方案，并提供了若干与CB2材质超超临界阀门同炉冶炼浇注的焊接试板，同时由我公司补焊过CB2材质超超临界阀门铸件的焊工进行WB2焊接工艺评定试验，目的就是尽可能地接近实际生产状态。

WB2焊条是新型焊条，是ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB材质铸件补焊用焊条，其焊接特性为熔池流动性差，易夹渣，补焊难度大。针对WB2焊条的焊接特性，专门编制了详细的焊接工艺试验方案，并对采用不同焊接工艺和焊后热处理的试板(见图2)进行取样分析，分析焊接接头的抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击性能以及硬度分布、金相分布。最终对接焊满后的焊接试板渗透检测合格(见图3)，力学性能、金相性能等指标均合格，WB2焊接工艺评定合格，正式发布了编号为SMAW-5B.5B-200.8259的焊接工艺规程，即焊接工艺上允许用WB2焊条进行超超临界CB2材质阀门铸件的补焊。

3 WB2焊条的单件、小批量应用

(1)先选取3名电焊班组长对焊接工艺试板进行横焊位、立焊位焊接，邀请工艺部技术人员对电焊工进行专门的操作指导，熟悉焊条性能、工艺参数等。

(2)选取一根CB2弯管简单件由3名班组长

图2 焊接完并进行过热处理的焊接试板Figure 2 The welded test plate being heat treated

图3 焊缝渗透检测合格的焊接试板Figure 3 Qualified welding test plate after weld penetration test

进行WB2焊条补焊，焊接方法及工艺参数按照焊接工艺试板的方法与工艺参数，最终超声检测缺陷一次补焊合格率达到96.5%，达到补焊合格率大于95%的预期目标，因此WB2焊条补焊可以在超超临界CB2材质阀门上使用。

(3)选取1件CB2材质超超临界阀门由3名班组长对所有缺陷均采用前期补焊合格CB2弯管的焊接工艺参数和方法补焊，最终超声检测缺陷一次补焊合格率达到96.2%，达到补焊合格率大于95%的预期目标，因此可以小批量在超超临界CB2材质阀门上使用。

(4)3个电焊班组每个班组均选取1件阀门铸件采取WB2焊条进行补焊，由班组长牵头带领骨干班组成员对第二批CB2超超临界阀门铸件进行补焊，超声检测缺陷一次补焊合格率达到96%，达到补焊合格率大于95%的预期目标，因

此可以在超超临界CB2材质阀门补焊上大批量推广。

4 WB2焊条的大批量应用

按照前期WB2焊条在超超临界CB2材质阀门单件、小批量的成功补焊经验，扩大WB2焊条补焊CB2超超临界阀门补焊人员数量，同时大批量进行超超临界CB2材质阀门补焊，不断积累补焊经验。对铸件补焊后的检测结果进行跟踪统计，所有补焊铸件超声检测缺陷一次补焊合格率达到96.2%。通过2年多的WB2焊条使用，已累计使用WB2焊条补焊16件超超临界CB2材质阀门(见表1)，电焊班组所有电焊工都可以熟练使用WB2焊条批量化补焊超超临界CB2材质阀门铸件。

5 结论

WB2焊条为新型焊条，其成功批量应用于CB2材质高端超超临界阀门铸件的补焊，对我公司低成本按期交货CB2材质高端超超临界阀门铸件具有重要的实践意义。WB2焊条在CB2材质超超临界阀门铸件补焊上的广泛应用，不但节约焊材采购成本数百万元，缩短阀门生产周期，保证了超声检测缺陷一次补焊合格率≥95%，而且成为国内极少数几个批量化使用WB2焊条补焊新型CB2材质的铸造厂家之一，为今后东汽批量提供CB2国产高端超超临界阀门铸件提供了焊接质量保证。