浙江气动薄膜调节阀用高合金耐热钢焊接的分析

1 概述

浙江气动薄膜调节阀随着我国经济的高速发展，社会用电需求量不断增加，火力电站建设也在飞速发展。在火力发电汽轮机组中，超（超）临界汽轮机具有效率高、煤耗低和污染物排放量低等优点，被国内外火力发电厂大量而广泛地采用。超（超）临界汽轮机（1000MW）主蒸汽参数为压力25MPa，再热蒸汽温度600℃。火电机组主蒸汽管道、再热蒸汽管道热段的使用材料由珠光体耐热钢的10CrMo910（DIN17175）、ASTMA335－P22发展到使用X20CrMoV121（DIN17175）、ASTMA335－P91、10Cr9Mo1VNb（GB5310－1995）等含有马氏体的铁素体耐热钢。与珠光体耐热钢管对焊连接的电站阀门铸件是选用ZG20CrMoV、ZG15CrMo1V、WC6、WC9材料，通过机组常年运行证明，这些材料是完全可以满足各方面技术性能要求的。1984年，ASME和ASTM将P91引入标准后，国际上P91材料在火电厂大容量机组的主蒸汽管道、再热蒸汽热段管道逐步被广泛应用。P91材料的开发成功，使珠光体耐热钢和奥氏体耐热钢之间增加了新材料，填补了火电厂蒸汽管道在590～650℃温度范围内的材料空缺，使超临界机组和超超临界机组的发展有了相应的材料基础。P91钢相比珠光体耐热钢主要是减小了管道壁厚，如主蒸汽管道、再热蒸汽管道壁厚减小约一半，电站阀门受压件壁厚减小40%以上，产品自重减小65%以上，提高发电效率8%左右。

早在70年代初，美国开始着手研究9Cr－1Mo钢，且在不断改进，直到1983年研制出改进型的9Cr－1Mo钢，这是一种在9Cr－1Mo的基础上加一定量的Nb、V、N等元素的合金。同年P91钢被美国材料试验学会（ASTM）和美国机械工程师学会（ASME）正式接受为锅炉管道用材料。其材料级别为ASTM213－T91和ASME/SA335－P91。随着P91材料的广泛应用，我国的相关标准也进行了相应的补充和完善。如JB/T5263－2005中电站阀门铸钢件材料增加了C12A，GB5310－2008中增加了10Cr9Mo1VNbN和10Cr9MoW2VNbBN等。

低合金耐热钢（15CrMo、20CrMo、12CrMoV、WC6、WC9等）在我国应用比较广泛，其焊接性良好，只要采取合适的预热温度和焊后消除应力热处理，可以得到满足要求的优质焊缝。而P91/F91、P92/F92材料合金元素较高，焊接性明显下降。电站阀门主要零部件采用C12A、P91/F91、P92/F92材料给阀门制造中的焊接工序带来一定难度，选用合适的焊接工艺方法，适宜的填充材料，合理的焊接工艺规范是电站阀门制造的重要环节。本文仅就这类材料的铸件补焊、结构焊接及耐磨堆焊等实施要点加以阐述。     

2 铸件的补焊

在JB/T5263－2005和ASTMA217标准中均明确了可以采用补焊的方法对C12A铸件的缺陷进行修复，并规定了具体的要求。

①补焊前应根据合同、图样或工艺要求对铸件进行磁粉、渗透、射线或超声波检测，对检测到的缺陷应进行清除，清除后方可对铸件实施补焊。

②铸件的补焊应在铸件热处理前按有关补焊工艺进行。

③补焊时应选用焊缝金属与母材成分一致或相近的、力学性能等级相同的焊条进行补焊。

④当补焊是用来修补铸件的水压试验泄漏或修补处的凹坑深度超过铸件壁厚的20%或25mm（1in．）两者中的较小值，或者该凹坑的面积超过65cm2（10in．2）时。补焊后应进行消除应力热处理，并明确记录焊后热处理工艺。补焊后应对补焊部位采用检验铸件的相同标准进行射线检验。

⑤铸件同一部位缺陷的补焊次数不得超过2次。

表1为ASTMA217－2002和JB/T5263－2005中C12A材料的化学成分与力学性能的比较。由表1可以看出，JB/T5263－2005中C12A铸件的化学成分、力学性能与ASTMA217－2002中C12A铸件的要求基本一致，只是S的含量有些偏差。