钢岔管用B780CF钢焊接工艺研究

发布时间：2020-08-02 19:36

【摘要】：随着我国经济持续高速发展,能源工业快速发展,水电站建设是我国重点和规模发展的能源领域。以抽水蓄能机组钢岔管为例,其生产制造使用关键材料主要为焊接性良好的800MPa级低合金高强钢,在抽水蓄能电站建设未大力发展前,钢岔管的生产一般整体进口,或者原材料进口,国内生产制造,材料主要来自德国、日本;钢板的进口成本高昂,采购用途单一,周期长,导致大量原材料及人工成本浪费,对我国发展抽水蓄能电站以及高水头大型水电站形成严重制约,实现国产化替代已刻不容缓。哈电正在设计和制造的仙居抽水蓄能水泵水轮机,水轮机工况额定水头447m,按照合同要求座环、蜗壳的压力按照784m水头进行设计。目前宝钢研制生产的B780CF钢成功应用在呼和浩特抽水蓄能电站钢岔管的生产制造,本课题针对宝钢B780CF钢进行材料焊接性研究,B780CF是哈电首次使用的800MPa级钢板,其合金元素含量较高,屈强比较大,焊接性较差,且在我公司尚无任何应用经验。给焊接材料的选用,焊接工艺参数的制定,及焊后热处理选用带来了前所未有的挑战,这也是白鹤滩、大型抽水蓄能等项目的焊接制造中最关键技术难题。根据碳当量Ceq及焊接冷裂敏感指数Pcm,计算得知试验材料具有一定冷裂纹倾向,随后对B780CF钢进行插销试验及斜Y坡口焊接裂纹试验,根据试验结果,结合哈尔滨电机厂实际生产条件,确定B780CF钢焊接预热温度不低于120℃。根据对B780CF钢在不同热输入量条件下焊接接头的综合力学性能分析,不同线能量下焊接接头的热影响区冲击韧性变化不大,对焊接工艺规范有较强的适应性。从哈尔滨电机厂实际生产需要考虑,决定选择熔化极气体保护焊进行B780CF钢的焊接。又针对选定的焊接材料进行窗型拘束裂纹试验,结果表明预热温度120℃能满足产品实际焊接时的抗横向冷裂纹性能。由于B780CF钢实际应用中暂无成熟的热处理工艺,从实际生产及使用的角度出发,对其进行相应试验检测,结果表明,焊后消除应力热处理对B780CF同种材料焊接接头的低温冲击韧性有较大影响,热处理温度较高时造成焊接接头拉伸性能及低温冲击性能下降。因此退火温度应不高于560℃。同时盲孔法应力测试表明焊后热处理工艺对B780CF焊接接头的应力消除是行之有效的。在对B780CF钢进行一系列试验后,哈尔滨电机厂选择B780CF钢作为高水头电站钢岔管的应用材料,生产中又分别对制造过程遇到的问题进行分析解决,其中利用气割淬硬层试验证明气割表面淬硬层厚度较小,只需要将火焰切割的坡口表面进行打磨处理,露出金属光泽,即可对减小对焊接冷裂纹的影响。而火焰校形力学性能试验表明校形过程对薄板的强度下降影响剧烈,在B780CF钢实际生产中不建议采用火焰校型。目前,使用宝钢生产B780CF钢板制造的仙居抽水蓄能电站中的钢岔管已正式投入实际生产,首台钢岔管已在哈尔滨电机厂有限责任公司预装完成运往工地。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV547.6
【图文】：

三维图,钢岔管,三维图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1.3 选题目的及意义目前国家正在大力发展抽水蓄能电站，我公司主要生产水轮机产品，市场对抽水蓄能机组的需求增大，其占我公司签订合同的比例也在增大，目前已签合同的抽水蓄能机组包括仙居电站、丰宁电站、绩溪电站、敦化电站、荒沟电站等，未来市场空间依然很大，做好抽水蓄能电站对我公司未来发展有很大影响。抽水蓄能电站引水钢岔管结构如图 1-1，图 1-2 所示，由于采用的 800MPa级钢板国产化起步较晚，以往制造上钢岔管均为整体进口，或是原材料从国外进口，影响我国高水头及大型水电站的健康发展，实现国产化替代已刻不容缓。最近生产的呼和浩特抽水蓄能机组引水钢岔管为采购宝钢的钢板，外包给外资企业承制。总体来讲，钢岔管制造由于国产化程度低，利润较低，但随着国家大力发展抽水蓄能电站，钢岔管的制造如不尽快实现国产化，势必对公司盈利造成影响，进而影响到公司的发展。

钢岔管,分节

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插销试验示意图见图 2-2，三种量见表 2-5，插销试验焊接规范参数见表表 2-5 不同焊材熔敷金属屈服强度及扩散氢含量直径m）屈服强度（MPa）扩散氢含量（水银法）(Ml/100g)1.2 760 1.65 昆4.0 747 4.30 1.2 740 6.50 表 2-6 插销试验焊接规范参数电流(A)焊接电压(V)焊接速度(mm/min)保护气体270 30 330 78%Ar+22%170 24 150 焊前 350

【参考文献】