焊接技术及管理教程
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焊接技术及管理
焊接培训中心
内容提要
一 前言 二 新型耐热钢及焊接 三 焊接基础知识 四 焊接评定及检验 五 现场焊接管理
一前言
发展形势
2020年全社会用电达到39400～43200亿千瓦时 左右,需要装机8.2亿～9.5亿千瓦。
我国在“大力发展水电，优先发展煤电，积极 发展核电”的方针指导下。要保证电力的高速发展， 必须全方位搞好资源优化配置，然而我国能源结构 决定了在相当长的时期内，还是以煤碳为主，其占 一次能源总量的60%以上。所以，要优先发展建设周 期短、投资回报率高的高效率火力发电机组。
图3：中国火电机组蒸汽参数发展历程
新型耐热钢及焊接
提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料 耐高温、高压及焊接问题。
划时代意义的T91/P91钢的研制成功。 改变了从五十年代到八十年代耐热钢发展徘徊 不前的状况
P91概要
☆P91钢的制造及发展 ☆P91钢的焊接特点 ☆ P91钢的焊接工艺 ☆ P91钢焊接的要点
当蒸汽参数超过水临界状态点的参数（P=22.129MPa， T=374.12℃），统称为超临界机组，以SC（Supercritical） 表示。
一般超临界机组的蒸汽压力为24~26MPa，其典型参数： P=24.1 MPa、538℃/ 538℃；我国正在建造的600MW超临界 机组的参数为：P=25.4MPa、538℃/566℃；或P=25.4MPa、 566℃/566℃。
遇到问题
大力发展燃煤发电机组，必然带来巨大的环境压力，烟 气排放中会有更多的SOx、 Nox和CO2，并排出大量的灰渣和 污水。
减少污染的洁净煤发电技术有：循环流化床（CFBC）、 增压流化床（PFB C）、整体煤气化联合循环（IGCC）。
提 高 火 电 机 组 效 率 技 术 有 ： 超 临 界 （ SC ） 与 超 超 临 界 （USC）。
2 微合金化中控制晶粒长大，但也要注意不能在 高温下停留时间过长。
P91钢的焊接特点
3 细晶—细的晶粒使钢具有较高的塑韧性。
4 精炼—控制严格的组分依靠冶炼技术的提高， 低的S、P、N、H、O含量。
P91钢的化学成分
C 0.08~0.12
Mn 0.3~0.6
Mo 0.85~1.05
V 0.18~0.25
Nb 0.06~0.10
Al ≤0.04
Si 0.2~0.5
Cr 8.0~9.5
P91钢的制造及发展 9Cr-XMo钢在50年代末期开始生产应用，性能一
直不好，应用较少。
1974年，美国能源部成立新材料开发的专门研 究小组，目的以开发研究核电站耐热材料为目的。 到1980年，已经生产测试了一百种成分的试验样品， 最后选定了现在的9Cr-1Mo钢。
P91钢的制造及发展
应用9Cr-1Mo钢具有明显的经济效益，如下图： P22（10CrMo910）X20（F12-X20CrMoWV121）P91 （ 9Cr-1Mo ）。
国内形势
2010年前预计建造： 超临界机组600MW约130台 超超临界机组600MW 6台（营口2台，阚山2台， 河源2台）。 1000MW 18台（玉环4台，邹县2台，外高桥三期 2台，泰州2台，宁海2台，绥中2台，天津北疆4台）。
二 新型耐热钢及焊接
发展高效率、高参数、大容量SC、USC机组是当 代世界火力发电的共同发展趋势。
27% 460g/k Wh
2 高压机组
9.0
510℃
MPa
33% 390g/k Wh
3 超高压机组 13.0M 535℃/53 35% 360g/k
Pa
5℃
Wh
4 亚临界机组 17.0M 540℃/54 38% 324g/k
Pa
0℃
Wh
5 超临界机组 25.5 MPa
567℃/56 41% 300g/k
温度600℃;压力30MPa;设计寿命100000h）
冶炼过程
冶炼对焊接会产生直接影响， P91钢的冶炼特点有
1 低的含碳量—显著改善了钢焊接性， 不易产生 焊接裂纹（冷裂纹、再热裂纹）。
2 多元素强化—加入较多合金元素，称微合金化， 且组分控制严格， 一定程度弥补了减少碳含量造成 的强度下降， 也改善了钢的性能。
7℃
Wh
源自文库
6 高温超临界 25.0M 600℃/60 44% 278g/k
机组
Pa
0℃
Wh
7 超超临界机 30.0 600℃/60 48% 256g/k
组
MPa 0℃
Wh
8 高温超超临 30.0
界机组
MPa
700℃
57% 215g/k Wh
图1：蒸汽参数与机组效率的关系（三菱提供）
图2：IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史
Ni ≤0.4
N 0.03~0.07
S ≤0.01
P ≤0.020
P91钢的焊接特点
P91钢的焊接特点是由前述冶炼和轧制特点决定的， 即对热输入极为敏感
1 控制焊接热输入量极为重要，因为其优良性能 的获得是在再结晶温度下（一般在450~600℃）形 成的， 这比过去热轧钢和调质钢（ 约750℃ ）都要 低。
但是，CFBC、PFBC、IGCC等技术处于试验或示范阶段， 在我国近期广泛发展是不现实的。
从技术难度和现实性看，SC和USC，配以常规的烟气脱 硫系统，是容易实现的。
解决方法
提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数,即 提高蒸汽的压力和温度。
亚临界火电机组蒸汽参数：P=16~19MPa，T= 538℃/ 538℃或T= 540℃/ 540℃。
蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系见表1； 蒸汽参数与机组效率的关系见图1； IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史见图2； 中国火电机组参数发展历程见图3。 新型耐热钢代表P91概要
表1：蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系
序 机组类型 号
蒸汽 蒸汽温度 电厂 供电煤
压力
效率 耗
1 中压机组
3.5MP 435℃ a
提高效率
超超临界机组实际上是在超临界机组参数的基 础上进一步提高蒸汽压力和温度，国际上通常把主 蒸汽压力在24.1~31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为 580℃~600 ℃/ 580℃ ~ 610℃机组定义为高效超临 界机组，即通常所说的超超临界（USC）机组。
国内正在建设的超超临界机组（USC）的主蒸汽 P= 25~26.5MPa、T= 600℃ / 600℃。
焊接培训中心
内容提要
一 前言 二 新型耐热钢及焊接 三 焊接基础知识 四 焊接评定及检验 五 现场焊接管理
一前言
发展形势
2020年全社会用电达到39400～43200亿千瓦时 左右,需要装机8.2亿～9.5亿千瓦。
我国在“大力发展水电，优先发展煤电，积极 发展核电”的方针指导下。要保证电力的高速发展， 必须全方位搞好资源优化配置，然而我国能源结构 决定了在相当长的时期内，还是以煤碳为主，其占 一次能源总量的60%以上。所以，要优先发展建设周 期短、投资回报率高的高效率火力发电机组。
图3：中国火电机组蒸汽参数发展历程
新型耐热钢及焊接
提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料 耐高温、高压及焊接问题。
划时代意义的T91/P91钢的研制成功。 改变了从五十年代到八十年代耐热钢发展徘徊 不前的状况
P91概要
☆P91钢的制造及发展 ☆P91钢的焊接特点 ☆ P91钢的焊接工艺 ☆ P91钢焊接的要点
当蒸汽参数超过水临界状态点的参数（P=22.129MPa， T=374.12℃），统称为超临界机组，以SC（Supercritical） 表示。
一般超临界机组的蒸汽压力为24~26MPa，其典型参数： P=24.1 MPa、538℃/ 538℃；我国正在建造的600MW超临界 机组的参数为：P=25.4MPa、538℃/566℃；或P=25.4MPa、 566℃/566℃。
遇到问题
大力发展燃煤发电机组，必然带来巨大的环境压力，烟 气排放中会有更多的SOx、 Nox和CO2，并排出大量的灰渣和 污水。
减少污染的洁净煤发电技术有：循环流化床（CFBC）、 增压流化床（PFB C）、整体煤气化联合循环（IGCC）。
提 高 火 电 机 组 效 率 技 术 有 ： 超 临 界 （ SC ） 与 超 超 临 界 （USC）。
2 微合金化中控制晶粒长大，但也要注意不能在 高温下停留时间过长。
P91钢的焊接特点
3 细晶—细的晶粒使钢具有较高的塑韧性。
4 精炼—控制严格的组分依靠冶炼技术的提高， 低的S、P、N、H、O含量。
P91钢的化学成分
C 0.08~0.12
Mn 0.3~0.6
Mo 0.85~1.05
V 0.18~0.25
Nb 0.06~0.10
Al ≤0.04
Si 0.2~0.5
Cr 8.0~9.5
P91钢的制造及发展 9Cr-XMo钢在50年代末期开始生产应用，性能一
直不好，应用较少。
1974年，美国能源部成立新材料开发的专门研 究小组，目的以开发研究核电站耐热材料为目的。 到1980年，已经生产测试了一百种成分的试验样品， 最后选定了现在的9Cr-1Mo钢。
P91钢的制造及发展
应用9Cr-1Mo钢具有明显的经济效益，如下图： P22（10CrMo910）X20（F12-X20CrMoWV121）P91 （ 9Cr-1Mo ）。
国内形势
2010年前预计建造： 超临界机组600MW约130台 超超临界机组600MW 6台（营口2台，阚山2台， 河源2台）。 1000MW 18台（玉环4台，邹县2台，外高桥三期 2台，泰州2台，宁海2台，绥中2台，天津北疆4台）。
二 新型耐热钢及焊接
发展高效率、高参数、大容量SC、USC机组是当 代世界火力发电的共同发展趋势。
27% 460g/k Wh
2 高压机组
9.0
510℃
MPa
33% 390g/k Wh
3 超高压机组 13.0M 535℃/53 35% 360g/k
Pa
5℃
Wh
4 亚临界机组 17.0M 540℃/54 38% 324g/k
Pa
0℃
Wh
5 超临界机组 25.5 MPa
567℃/56 41% 300g/k
温度600℃;压力30MPa;设计寿命100000h）
冶炼过程
冶炼对焊接会产生直接影响， P91钢的冶炼特点有
1 低的含碳量—显著改善了钢焊接性， 不易产生 焊接裂纹（冷裂纹、再热裂纹）。
2 多元素强化—加入较多合金元素，称微合金化， 且组分控制严格， 一定程度弥补了减少碳含量造成 的强度下降， 也改善了钢的性能。
7℃
Wh
源自文库
6 高温超临界 25.0M 600℃/60 44% 278g/k
机组
Pa
0℃
Wh
7 超超临界机 30.0 600℃/60 48% 256g/k
组
MPa 0℃
Wh
8 高温超超临 30.0
界机组
MPa
700℃
57% 215g/k Wh
图1：蒸汽参数与机组效率的关系（三菱提供）
图2：IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史
Ni ≤0.4
N 0.03~0.07
S ≤0.01
P ≤0.020
P91钢的焊接特点
P91钢的焊接特点是由前述冶炼和轧制特点决定的， 即对热输入极为敏感
1 控制焊接热输入量极为重要，因为其优良性能 的获得是在再结晶温度下（一般在450~600℃）形 成的， 这比过去热轧钢和调质钢（ 约750℃ ）都要 低。
但是，CFBC、PFBC、IGCC等技术处于试验或示范阶段， 在我国近期广泛发展是不现实的。
从技术难度和现实性看，SC和USC，配以常规的烟气脱 硫系统，是容易实现的。
解决方法
提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数,即 提高蒸汽的压力和温度。
亚临界火电机组蒸汽参数：P=16~19MPa，T= 538℃/ 538℃或T= 540℃/ 540℃。
蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系见表1； 蒸汽参数与机组效率的关系见图1； IHI公司锅炉蒸汽参数发展历史见图2； 中国火电机组参数发展历程见图3。 新型耐热钢代表P91概要
表1：蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系
序 机组类型 号
蒸汽 蒸汽温度 电厂 供电煤
压力
效率 耗
1 中压机组
3.5MP 435℃ a
提高效率
超超临界机组实际上是在超临界机组参数的基 础上进一步提高蒸汽压力和温度，国际上通常把主 蒸汽压力在24.1~31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为 580℃~600 ℃/ 580℃ ~ 610℃机组定义为高效超临 界机组，即通常所说的超超临界（USC）机组。
国内正在建设的超超临界机组（USC）的主蒸汽 P= 25~26.5MPa、T= 600℃ / 600℃。