阀门焊接工艺评定试验应用实例1.ppt
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阀门焊接工艺评定试验应用实例1,止回阀阀体与接管焊接工艺评定1、材料试板材料与阀体和接管为同一批号,材料化学成分见表1、力学性能见表2。
2、焊接方法,熔化极氩弧焊保护气体:
纯氩(1级),Ar99.99%,并应保持干燥3、试板试板机械加工后尺寸应符合图1要求。
4、施焊过程a)焊前准备将A132焊条(2.5mm)150烘焙1h,焊丝除水和油等污物。
检查焊接设备的仪器和仪表。
试板按图2所示用A132焊条点固焊,点固焊点不得在坡口内侧。
预留反变形余量,以达到焊后试板平面挠度3。
b)施焊清除焊道及两侧20mm内污物。
采用熔化极氢弧焊,焊丝1.2mm,氩气流量2530L/min。
采用多层焊,层间温度200。
首层进行射线检查,以后每焊5层射线检查一次,发现气孔和裂纹等缺陷应清除后再继续焊下一层,直至焊满坡口。
最后一层焊层表面余高02.5mm,不得有咬边、裂纹、夹渣、气孔和弧坑等缺陷。
C)焊后处理焊后试板允许冷校平。
焊后试样加热至(420450)保温8h后随炉冷5、检查项目及评定标准(按压力容器标准)a)外观检查焊缝表面及热影响区不得有裂纹、气孔、未熔合、未焊透、咬边、弧坑和烧穿等缺陷。
b)无损探伤焊缝应进行100%渗透检查和射线检验,并对焊缝长度的50%进行超声波检验。
C)力学性能试验,拉伸和弯曲试验的结果应不低于母材。
拉伸试验按GB228-87规定进行,试样数量不少于2个,试样采用肩板型试样。
弯曲试验按GB232-88规定,进行4个侧弯试验。
试样弯曲到90后,其拉伸面上出现的横向裂纹或缺陷长度不大于1.5mm,纵向裂纹或缺陷长度不大于3mm。
冲击试验的试样数量不少于3个,试验按GB265089规定进行。
g)晶间腐蚀试验按GB4334.5-84进行。
无晶间腐蚀倾向为合格。
h)金相检查检查试样不少于2个。
不允许有内裂纹、中间未熔合和根部未焊透等缺陷。
内部气孔和夹渣按射线结果执行。
铁素体:
相含量检验按GB1954-80测量,相含量5%一12%为合格。
6、缺陷处理,缺陷的处理和补焊:
缺陷应用机械加工方法清除。
补焊工艺应与焊接工艺相同。
补焊后应按上面的各项规定进行检查和验收。
同一部位补焊次数不得超过2次。
补焊应在热处理前进行,否则重新热处理。
7、补焊工艺评定,试样与焊接工艺评定试样相同,按工艺评定要求焊接,经检验合格后,按原坡口尺寸,加工掉焊肉的1/2厚度。
补焊工艺及检验按焊接工艺评定要求进行。
8、记录按焊接工艺评定标准格式记录。
阀门焊接工艺评定试验应用实例2,P91与WC9钢的焊接工艺评定高温高压电站阀门的某种阀体材料为WC9,要求在阀体两端各焊接一段材料为P91的管道,焊缝100%Co-60射线探伤,接头为类。
某厂对P91和WC9钢的焊接进行了工艺评定试验。
一、钢的机械性能,P91和WC9同属耐热钢其标准号分别为:
ASMESA335P91ASMESA216WC9化学成和机械性能分别见表1、表2。
二、焊接性能分析,P91钢具有良好的高温抗氧化性能和较高的高温蠕变强度。
可用于制造工作温度650的过热器管、连箱和蒸汽管道,也可用于制造压力容器。
P91钢含C量较高,又含有多种强碳化物形成元素,具有较好的高温使用性能;钢热处理状态下的金相组织为回火马氏体。
该钢种的焊接性能较好,主要有三个问题:
(1)P91在空冷条件下即能淬硬,加上焊接时导热性能差,焊后残余应力较大,再加上氢的作用,使得其冷裂倾向较大;
(2)P91有较大的晶粒粗化倾向,在焊接热影响区会出现粗大的块状铁素体和碳化物组织,使钢材的塑性明显下降;(3)P91还有较明显的回火脆性。
WC9钢属Cr,Mo珠光体耐热钢,WC9钢的含碳量较低,其合金元素含量与P91钢相比较少,热处理后的组织为珠光体,具有较好的焊接性能。
其最高使用温度为570,通常用于高温高压的管道及阀门等。
三、焊接工艺,由于2种钢成分及性能差别较大,焊接工艺制订以WC9为主。
试板:
200mmx100mmx26mm。
坡口形式、试板装配见图1。
第一道焊缝采用单面焊双面成形。
为避免焊道根部出现夹渣等缺陷,用手工钨极氩弧焊,厚度为3-4mm,焊丝为ER90S-C。
填充及盖面采用手工电弧焊,焊条为超低H耐热钢焊条E9015-B3(R407B)。
焊接设备氢弧焊为WS-300,手弧焊为ZXG-300R。
焊接采用多层多道焊,焊接参数见表3。
焊前,清理试板坡口及其表面20mm范围内的杂质,预热温度250,保温1h。
层间温度200250。
焊热处理:
700,保温1h。
性能检测,试样尺寸及检测标准按ASME第IX执行。
焊接后,经外观及射线探伤检查,焊缝成形美观,焊缝无缺陷。
接头的常温抗拉强度符合要求,冷弯试验结果合格。
取得了满意的结果。
阀门焊接工艺工艺规程编制应用实例3Cr-Mo钢电站阀阀体的补焊工艺,根据JB/T3595-93规定,火力发电站用阀门的壳体铸件材料通常选用珠光体类耐热Cr-Mo钢,如ZG20CrMo、ZG20CrMoV、ZG15Cr1Mo1V和ZG1Cr5Mo等。
此类CrMo钢由于含有较多的合金元素,所以其耐腐蚀性、热强性和抗蠕变性能很好,在电站系统的530650高温工况中能保持良好的机械性能。
1、Cr-Mo钢性能珠光体类耐热Cr-Mo钢的良好力学性能是因为其内含有较高的Cr,Mo和V等合金元素。
其中Cr用于提高钢的抗氧化性能,Mo和V提高钢的热强性。
有很好的耐热性、热强性和抗蠕变性能。
但铸造工艺性能较差,易于在铸件的转角等处产生缺陷。
大口径或高压力Cr-Mo钢电站阀的阀体和阀盖铸件经常出现砂眼、裂缝和气孔等,缺陷存在的部位大都是形状突变处(阀体腔体和通径连接处)和壁厚较大的地方(法兰处),如图1示。
2、缺陷的判定及处理规定1)缺陷分为3级,微缺陷、轻缺陷和重缺陷。
缺陷的判定以JB/T3595-93为依据。
2)处理规定微缺陷需经打磨后与周围光滑过渡。
轻缺陷大于5mm时,应补焊。
重缺陷,面积在100cm2以下时,补焊后必须经过无损探伤检查;平均深度超过壁厚1/3,面积超过100cm2的重缺陷,须经厂级技术负责人批准后,按规定工艺补焊。
同一部位补焊次数不能超过2次。
4、补焊工艺,1)补焊时易出现的问题:
焊接熔池区域,温度高,合金元素容易烧损;熔池的快速冷却和温度变化梯度较大时,还容易形成偏析。
通常淬透性很好,淬硬倾向较大,焊接冷却过程中,熔和区和热影响区生成马氏体等硬脆组织、产生裂纹。
2)补焊工艺:
a)焊前准备:
选用合适的焊条,按规定烘焙好,放在保温筒中随用随取;对于裂纹必须在裂纹两端打止裂孔后再清除;缺陷清除后应加工形成圆弧坑,并着色探伤,确认无缺陷后进行补焊;清除应采用砂轮或车削等机械加工方法,禁止用氧乙炔切割或碳弧气刨等热加工方法;清除焊接区域20mm范围内的氧化层、油污、水分和锈蚀等;焊接前待补焊区域整体预热至300。
b)焊接操作焊接时采用多层多道焊。
第一层打底焊用小直径的焊条,小电流短弧操作,焊条不摆动。
后续焊条用大直径的焊条,焊条摆动。
每道之间的搭接量20%。
每道焊缝焊后,应彻底清除焊渣。
收弧时要填满弧坑。
层间温度应保持在300左右。
c)焊后处理。
为防止焊接裂纹和调整焊接区力学性能,焊后立即进行600-650回火处理。
小型铸件整体处理,大型铸件可采用局部回火热处理清除补焊区域周围的飞溅,将补焊区的焊缝打磨平整、与周围圆滑过渡。
对补焊区域按GB5677-1985进行100%射线探伤评定,必须达到二级合格。
有其它探伤要求时必须合格,阀门焊接工艺应用实例3,ZG15Cr1Mo1V与P91管-管对接的焊接工艺某电厂公称直径为DN450mm的高温高压阀门,其阀体材料为ZG15Cr1Mo1V。
在阀体两端需焊接P91钢管,为保证焊接质量,对2种钢的对接焊进行了工艺试验及工艺评定。
1、材料特点及焊接性,化学成分及机械性能见表1和表2。
焊接性ZG15Cr1Mo1V是一种综合性能比较好的珠光体耐热铸钢,可在570以下长期工作。
该钢铸造后易产生裂纹,对热处理时冷却速度也相当敏感,容易在铸件中造成不均匀的组织,其焊接性能较差。
为了防止焊后出现裂纹和得到满意的焊接接头性能,工件宜采用300400预热和焊后高温回火处理。
P91钢是在1Cr9Mo1马氏体钢中加入了V和Nb等合金元素,使其具有良好的抗高温氧化和蠕变性能的改良型钢。
属空冷马氏体钢,碳当量CEN约为1.52%,此材料的焊接性较差,有较强的焊接冷裂敏感倾向。
焊接线能量较大时会造成层间组织过热,出现魏氏体组织、造成冲击韧性下降。
焊接该钢种防止冷裂纹和提高冲击韧性是主要问题。
焊接时要选择正确的工艺参数,严格控制焊缝中的含氢量,冷裂和脆化就可以避免。
预热温度200250。
2、焊接工艺评定方案,
(1)焊接试样试样540x35x150的钢管;P91为正火+回火状态,ZG15Cr1Mo1V经1050空冷+980一1000空冷+720回火;坡口形式见图1。
(2)焊接工艺规程,采用氢弧焊(TIG)打底(SMAW)填充及盖面的方法。
(2种工件焊前预热温度不同。
P91为200一250,ZG15Cr1Mo1V为300400。
)TIG预热温度选定在200一250,SMAW预热温度选定在250300。
TIG选用焊丝ER55-B2-MnV;成分、机械性能见表3、表4。
SMAW选用低氢钠型耐热钢焊条E6015-B3(热407),成分、机械性能见表3、表4。
经4000C烘干,保温2h后放入保温筒内备用。
焊接参数见表5焊接时宜采用小电流短弧焊接。
TIC送兹速度应为810cm/min,焊接时焊条的摆幅不宜过大,采用一层多道焊,一层厚度不宜超过4mm,每道宽度不宜超过15mm。
焊接层间温度250300收弧时应注意填满弧坑,以免产生弧坑裂纹。
接头应错开约5Omm,不能有重叠,(3)焊后处理,焊后应立即进行350400保温2h的消氢处理,以免产生延迟裂纹。
x射线探伤,合格后再进行焊后热处理。
P91钢的回火温度低于732,ZG15Cr1Mo1V的回火温度为720。
综合考虑焊后热处理回火温度740。
待射线探伤合格后,进行740保温2h,缓冷至300以下空冷的高温回火处理。
阀门焊接工艺应用实例4,SA217-C12A铸钢阀门阀体的补焊工艺1、焊接性分析C12A属马氏体耐热铸钢,其标准号为ASMESA217C12A。
是在9Cr1MoV的基础上发展起来的铸钢钢种。
其具有明显的空气淬硬倾向,焊后易得到淬硬的马氏体组织,使焊缝金属脆性增加。
合金元素含量较多,碳当量为1.475,超过产生冷裂纹的碳当量极限值0.4,冷裂倾向较大。
加上焊接残余应力作用,极易形成冷裂纹。
焊接工艺和热处理工艺要求严格。
2、拟定的焊接工艺,
(1)试样:
焊接试样采用C12A铸件,为600mmx400mmx50mm试板经RT探伤合格。
试样坡口形式如图1所示,化学成分及所选焊条熔覆金属的化学成分见表1。
(2)焊接方法根据铸钢件的补焊特点,采用手工电弧焊。
(3)焊接材料日本神户制钢所生产的CM-96B9焊条,规格为3.2mm和4.0mm,焊条经350烘干,保温2h后放入保温筒内备用。
(4)焊接参数焊接时控制热输入量,不宜过大。
采用多层多道焊,每层厚度不超过3mm,每道宽度不超过15mm,焊接工艺参数见表2。
(5)焊接预热和层间温度200-350;(6)热处理工艺如图2。
焊接完成后检验焊缝经Co60射线探伤,一次性合格。
对焊接接头进行了常温力学性能测试,室温的抗拉强度为610MPa,延仲率平均值在20%以上,侧弯180,4组试样全部完好。
经金相检验,焊缝及热影响区组织均为马氏体,焊缝三点维氏硬度为246,262,268;焊缝平均冲击吸收功约为80J/cm2,均在C12A标准规定范围内(表3)。
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