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电厂烟囱内筒材料:JNS耐硫酸露点钢板的焊接方法、工艺与过程免费猫乐陵

发布时间:2020-02-17 12:43:26 来源:创科机械网

1. 概述

随着国家环保法律法规的进一步完善和控制力度的加强, SO2排放量受到严格控制,国家规定新建电厂烟气脱硫系统必须同步实施。近年来,烟囱作为烟气脱硫的一个重要组成部分,采取钢内筒内衬成为一种发展趋势。

JNS耐硫酸露点钢板作为新型火电厂烟囱内衬专用钢板,在山东邹县发电厂、厦门嵩屿发电厂、福建南埔发电厂及深圳发电厂等多个工程的烟囱钢套筒工程中得到了实际应用,许多专家会同设计人员一起现场论证,一致认为JNS耐硫酸露点腐蚀钢板比以往的耐硫酸露点钢板性能更稳定,焊接更方便,更容易加工,使用更安全。

来自各实验室的报告显示:JNS耐硫酸露点腐蚀钢板的耐酸性能也超过了过去的耐硫酸露点钢板。对比同样作为钢内筒材料的钛-钢复合板和耐酸胶泥砌筑耐酸砖内筒,JNS耐硫酸露点钢板以其价格低廉、安装工艺简便等优点,逐渐成为业内新宠,市场开发前景越来越广阔。

中电广西防城港电厂一期2×600MW火力发电厂工程中烟囱钢内筒采用JNS耐硫酸露点钢,筒体高210m,内直径为6.5m。

2. 材料简介

JNS耐硫酸露点腐蚀钢板是一种既耐硫酸露点腐蚀又耐大气腐蚀的钢种,该钢板抗腐蚀原理是通过在烟湿气中使筒体外壁生锈,锈体在高温条件下逐步变成附着在基体金属上密着的铁锈,该锈蚀层成为保护膜,阻止腐蚀性烟湿气对基体内部的进一步腐蚀。

材质中Mn、Cu、Cr、Ti及Sb等合金元素抗硫酸露点腐蚀,而Cu、Cr及Sb又是三个最主要的抗大气腐蚀元素。通过在钢中加入Cu、Cr及Ti等合金元素使钢在接触硫气体时,增加对露点以下由SO3和H2O结合生成的浓硫酸耐腐蚀性能。

同时显着提高高温持久条件下的稳定性,使其在较高的工作温度条件下仍能保持稳定的力学强度。JNS耐酸钢的化学成分如表1所示,力学性能如表2所示。

各主要元素工作原理,Cu:在钢的大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用,在含硫介质腐蚀的条件下,Cu消耗电子与SO4-2离子反应,在钢板表面形成致密的Cu2S膜,进而隔离Fe同硫酸溶液的接触,并且消耗周边的SO4-2离子来抑制Fe的涌出,促进钢产生阳极钝化,从而降低钢的腐蚀度,同时Cu在锈层中的富氧能够改善锈层的保护性能。Ti:高温高浓度环境下有利于抵制硫酸腐蚀。Cr:在高温下可提高耐硫酸特性。S:在0.04%以内部分可提高耐硫酸性能。

3. 焊接方法的选择

CO2气体保护焊是一种高效率、低成本及节省能源的焊接方法。由于存在焊缝成形不够美观、焊接飞溅大、熔深浅及抗风性差等局限性,不适宜简易的现场作业环境,在以往现场施工中只有小范围的使用。但在大型结构件焊接过程中,我们可以通过改善现场施工条件,减少不利因素,充分发挥其优点,可以显着提高劳动生产率。

本项目开工之际较原计划已滞后四个月,导致工期十分紧迫。留给我们的施工期大大缩短,如钢内筒不能按期到顶,肯定影响整台机组的试运和发电计划。综合考虑后,我们决定采用CO2气体保护焊。

4. 焊接工艺制定

CO2气体保护焊,直流反接,单面焊双面成形;焊丝选择CHW—40CNH,规格φ1.2mm;CO2气体纯度≥99.5%,焊接参数如表3所示,2G位置焊道如图1所示,3G位置焊道如图2所示。

5. 焊接过程

焊口组对

焊件在组对前应将坡口表面及附近母材的油、漆及垢等清理干净,打磨出金属光泽:坡口每侧各为10——15mm。

组对时尽量做到内壁齐平,内壁局部错口值≤壁厚的10%,外壁错口值≤4mm;对口间隙保证1——3mm,对口间隙局部超差≤2mm,且总长度≤焊缝总长度的20%。

焊件定位焊:根据现场实际情况,焊缝沿筒体周圈均匀定位焊。定位焊缝长度≥50mm,定位焊缝可熔入正式焊缝中,定位焊后应及时检查定位焊缝是否存在缺陷,如有缺陷应采用磨光机打磨干净,彻底清除后再进行焊接;如无缺陷,应将定位焊缝两端打磨出一定坡度,以利于焊接接头,保证接头熔合良好。亦可采用点固块进行定位焊,点固块在焊接筒体时应用气割割除,用磨光机打磨干净。在割除点固块时不得割伤母材,如发现割伤母材应及时补焊,然后用磨光机打磨平整。

焊接

可同时安排4——6名焊工对称施工,焊工应沿筒体均匀分布,按照对称相反方向进行焊接。

打底焊时,严格控制焊接参数,并注意摆动范围,既要保证焊缝熔合良好,还应防止因焊接参数过大,打底焊时击穿坡口或出现焊瘤。

层间接头一定要错开,焊道与焊道之间的接头也要错开,方便接头同时也避免局部接头过多,造成局部应力集中。错开距离10mm以上,可自行掌握。连接筒体之间的轴向焊缝应错开100mm以上,避免局部区域焊接接头过于集中。

注意事项

现场必须做好挡风条件,密实现场施工环境,但仍需保证施工内部环境内的换气和空气流通。

坡口组对时必须保证坡口角度和对口间隙,坡口角度均采用切割机地面制备,现场安装时仅需局部调整;对口间隙必须保证1——3mm,对口间隙局部超差≤2mm。间隙过大容易出现焊瘤,而且会增加焊缝内部出现质量问题几率;间隙太小坡口无法焊透,将增加背部清根工作量,也不利于焊枪摆动。

焊接过程中,应注意焊缝接头和收弧质量,焊接接头要熔合良好,收弧时应将弧坑填满。焊缝应与母材平滑过渡,防止咬边、未熔合及表面气孔等缺陷。

在采用CO2气体保护焊焊接之前,应检测CO2气体纯度,如气体中水分和氮气含量比较高,焊缝很容易出现气孔缺陷。由于CO2气体保护焊产生比较大的飞溅,因此,焊工在进入现场焊接施工前,应将相关参数调最佳位置。特别是避免出现起弧和收弧过急,出现瞬时短路现象,产生比较大的飞溅。

6. 检测

焊缝外观检测 焊缝笔直,分道均匀,纹理清晰,已达到工艺标准要求;除个别部位存在咬边缺陷,其他类型表面缺陷未发现或很少。

无损检测 根据图样设计要求,筒体环缝为一级焊缝,采用超声波检测,检测比例100%;立缝二级焊缝,检测比例20%。均按比例要求进行检测,焊口合格率达到合同规定要求。

力学性能试验 拉伸试验:焊接位置2G,抗拉强度均值536MPa;焊接位置3G,抗拉强度均值533MPa。

弯曲试验:焊接位置2G,背弯和面弯试验均未发现缺陷;焊接位置3G,背弯和面弯试验均符合要求。

7. 辅助措施

预热

由于防城港的地理位置因素,本工艺未采取焊前预热,如此工艺在北方采用特别是冬季施工,对≥15mm厚的钢板应增加焊前预热,其余厚度钢板可适当预热。预热方式采取火焰加热,预热温度为100——150℃,采用烤具对焊缝区域进行烘烤。火焰应离外壁100mm以上,不得距离外壁过近。预热宽度从对口中心线开始,每侧≥100mm,并不断沿坡口两侧整个圆周方向匀速运动,以使整个坡口均匀受热。测温方式可采取远红外测温仪或测温笔进行。同时还应注意提升保持工作场所内环境温度≥0℃,可采取辅助加热设施。

由于钢内筒提升装置采用气压顶升,要求钢筒内壁光滑平整,必须防止夹渣、焊瘤等划破橡胶内胎,造成气压泄漏,无法提升。可采取陶瓷衬垫作为内衬保护,此方法既保证了焊缝透度,又减少了打磨清根环节,节省大量人力物力。

8. 结语

根据JNS耐硫酸露点腐蚀钢现场施工及检测效果来看, 现阶段CO2气体保护焊已适宜火力发电厂现场施工条件,可显着提高施工进度,大幅提高劳动生产率,是一项值得推荐和应用的施工方法。施工进度在工期严重滞后的情况下,提前完成了施工任务,为工程建设赢得了宝贵的时间。

对于本文中介绍的JNS耐硫酸露点腐蚀钢CO2气体保护焊工艺,我们将在下一步的焊接施工过程中逐步推广应用,并不断改进,使该工艺具有较强的现场可操作性和简便性,更利于现场施工的应用。

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