高压主汽阀进汽连管焊接技术
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摘要 高压主汽阀进汽连管焊接技术是一项十分严谨的技术，对设备影响重大。本文从质量及技术要求、技术方案、检验检查等多方面分析和探讨了高压主汽阀进汽连管焊接技术的核心工艺和应该注意的方面。
关键词 高压主汽阀进汽连管；焊接技术；过程；要求；
中图分类号TG4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）113-0188-02
1 主要内容
#1、#2机组主蒸汽管道与主汽门连接口（φ333*30共四道）、包工包料完成坡口制备、焊接对口、焊前预热、焊后热处理。高压主汽阀进汽连管焊缝位置示意见图1中W1，W2（为便于描述，将高压主汽阀与连管焊缝称为W1，W2）。
图1 阀门连管焊缝位置示意图
2质量及技术要求
2.1 标准及依据
GB 5310-2008 《高压锅炉用无缝钢管》
ASME SA 335 《高温用无缝铁素体合金公称管》
DZ2.7.A54-2010 《ZG15Cr1Mo1铸钢件材料规范》
DZ2.7.45-2006 《汽轮机阀体铸钢件采购规范》
ASME IX-2010 《焊接和钎接评定》
ASME II-2010 《C篇-焊条，焊丝及填充金属》
DL/T 869-2012 《火力发电厂焊接技术规程》
DZ6.5.1.76-1997 《Cr-Mo铸钢件的焊接》
DW801A5033A-2002 《焊缝的外观检查标准》
JB/T 4730-2005 《承压设备的无损检测》
2.2 焊缝检查及检验
2.2.1 高压主汽阀进汽连管焊缝检查及检验
1）标记
对需要重新焊接的管接、现场主蒸汽管道，阀壳待焊部位进行标记（左右主汽阀焊口各一处）。
2）UT+MT检验
对连管与阀壳，主蒸汽管道管段焊缝进行UT+MT检验，满足JB/T 4730，I级合格，依据现场施工条件，用MT检验。
3）材质检验
对连管与阀壳两侧母材通过光谱检测进行材质确认，其中，阀体材质检验符合ZG15Cr1Mo1成分要求；连管符合P91成分要求。
4）硬度及金相检验
对主汽阀壳与连管焊接接头部位，连管与主蒸汽管道焊接部位，分别选取至少两个截面进行硬度检测，每个截面均检测4点；记录并与对应材质硬度要求进行比较；并对规定位置的焊缝（包括焊肉、热影响区和本体）进行金相组织检查。要求拍摄组织照片，照片放大倍数为100和400倍。
3 技术方案
高压主汽阀进汽连管依据目前检查结果，焊缝材质为R407（E9015-B3)，需要待UT+MT探伤结果，确定返修方案；如UT+MT探伤合格，则只需要对焊缝进行加厚处理；如探伤结果存在问题，则需要消缺后进行补焊，并加厚焊缝尺寸（在原有焊缝基础上加厚25mm，长度为50mm~60mm左右）。
3.1 加厚焊部位清理
对于W1，W2原有焊缝位置，采用砂轮进行打磨，将需要加厚焊缝部位附近20mm~30mm范围打磨除锈，见金属光泽。
3.2 坡口检验
对于W1，W2、H1、H2加厚焊缝部位，进行MT检验，满足 JB/T 4730，I级合格。
3.3 焊前准备
1） 焊接现场技术负责人由取得中级职称以上焊接技术人员担任；
2） 现场施焊人员应为P91钢，及Cr-Mo耐热钢熟练焊工，并且依据ASME IX-2010焊接技能评定取得相应资格，或者满足其他标准（如电建规DL/T679-2012）中焊接技能考核的资格；
3） 热处理工必须进过专门培训，持有相关操作证明的人员执行，能够正确使用各种设备进行热处理工艺；包括设备安全，校验，设备维护和设备检验等；
4）施焊前应仔细阅读本方案，明确施工范围，并进行技术交底，安全评估，质量交底；
5）焊材准备
高压主汽阀进汽连管选用AWS E9015-B3（GB E6015-B3），所选焊材应该符合ASME II卷-2010中A5.5中有关焊材要求，焊条使用前应进行烘焙，温度为300℃~350℃，时间1h，焊条重复烘焙不得超过2次；焊条应放入保温桶，温度100℃~150℃，随用随取；焊丝应清理干净表面油污，铁锈等杂质，露出金属光泽。具体焊材数量，规格见表1：
用途 所需材料 规格 焊缝数量 重量统计
缺陷返修 AWS ER90S-B3 φ2.4 2 2kg
连管焊缝加厚，局部消缺后补焊 AWS E9015-B3 φ3.2 2 10kg
表1 W1，W2焊缝焊材汇总（一台份，左右两阀门）
再热热段堵阀选用焊缝材质为焊丝TIG-R40、焊条R407（E9015-B3)，焊条使用前应进行烘焙，温度为300℃~350℃，时间1h，焊条重复烘焙不得超过2次；焊条应放入保温桶，温度100℃~150℃，随用随取；焊丝应清理干净表面油污，铁锈等杂质，露出金属光泽。具体焊材数量，规格见表2：
用途 所需材料 规格 焊缝数量 重量统计
打底 TIG-R40 φ2.5 1 1.5kg
盖面 R407 φ3.2 6 15kg
表2 H1，H2焊缝焊材汇总（一台份，左右两阀门）
3.4 管系固定
考虑焊后热处理对管道位置的影响，避免管道及阀门装配位置发生变形，需要在焊接施工前，对管道，主汽阀阀体采用吊链悬挂固定。
3.5 消缺补焊
如MT检验发现阀体母材存在缺陷，则需要进行消缺补焊；
1）旋转锉打磨消缺，PT检验满足 JB/T 4730，I级合格；
2）预热：为控制焊接时变形，采用履带式加热器或中频感应加热绳进行加热；其余部位进行包裹；预热温度200℃~250℃；
3）补焊，除补焊位置外，其余用石棉布保护。
补焊焊材：焊丝：AWS ER90S-B3 φ2.4；焊条：AWS E9015-B3（R407)φ3.2；焊接参数见下表：
表3 W1，W2焊缝焊接工艺参数
4）修磨补焊部位平整，PT检验，满足 JB/T 4730，I级合格。
3.6 预热
施焊前的预热温度为200℃~250℃，宽度以坡口边缘算起每侧不少于壁厚的3倍，保证预热过程加热均匀。采用电阻加热绳或中频感应加热器进行加热，热电偶测温，保温时间满足1h/25mm。除待焊区域外其余部位采用耐火保温材料包裹。预热过程中采用红外线测温笔测试温度，满足温度要求后断电；预热，后热及层间温度控制曲线如图所示；
W1，W2焊接修复预热及焊后后热工艺曲线
3.7 焊接
3.7.1 焊接
SMAW手工电弧焊进行加厚焊接，焊材：AWS E9015-B3（R407)φ3.2；一次焊满，为了控制焊接变形，对焊缝部位进行分区、对称施焊，焊接顺序参考下图；焊接时，采用多层多道焊，严格控制焊接热输入，单层焊道厚度小于3mm，单道焊道宽度不超过焊条直径3倍；注意焊道分布，防止局部高温。每道焊接完成后，均应用角磨机或钢丝刷将焊渣，焊豆及飞溅等杂物完全去除后方可继续施焊；焊材随取随用，注意焊材防潮，保温；视焊接变形随时调整焊接顺序，如下图所示；焊接过程中注意控制层间温度不超过300℃。
焊接顺序示意图
3.7.2 后热
焊后如不能及时进行热处理，应立即对焊缝进行300℃~350℃，保温时间1.5h后热处理，其余部位用石棉布包裹，保温缓冷；
3.8 检验
1）焊后打磨焊缝平整，满足无损探伤要求；
2）依据现场条件及工件位置，对焊缝位置进行UT检验；满足JB/T 4730，I级合格；
3.9 焊后热处理
采用电阻式局部加热设备（加热绳）或中频感应加热设备对焊缝进行焊后热处理。
1）首先沿焊缝四周均布4支监控热电偶，采用压片点焊方式固定热电偶；之后，在对接焊缝区域包裹硅酸铝保温毯，并尽可能的宽；然后将中频感应加热绳缠在保温毯外，感应加热器布置区域尽可能宽；
2）升温速度≤100℃/h，保温710℃~730℃，保温时间120min，降温速度≤100℃/h，≤150℃时拆出加热设备及保温辅助物；
3）升温速度、保温温度、保温时间、降温速度、拆包温度均以监控热电偶为准；
4）由于部分焊缝类似于角焊缝位置，热处理过程中需密切关注两侧母材温度，防止主蒸汽直管段母材或主汽阀阀体产生过烧现象；热处理曲线见图。
3.10 检验
热处理后打磨焊缝平整，满足无损探伤要求。
1） 对焊缝进行外观检验，确保焊缝平整，无咬边，内凹等缺陷等要求；
2）依据现场及工件位置，对焊缝位置进行UT检验；满足 JB/T 4730，I级合格；
3） 对焊缝表面进行MT检验，检验标准满足 JB/T 4730，I级合格；
4）对焊缝表面进行PT检验，检验标准满足满足 JB/T 4730，I级合格；
5）对焊缝进行硬度检验，硬度满足DZ2.7.45或DL/T 869规范要求。