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循环流化床锅炉屏再鳍片拼缝施焊工艺的研究

摘要：循环流化床锅炉屏式再热器采用膜式结构，其管子规格Φ76mm×6mm，

村质SA-213T91,管子之间用鳍片拼接，材质为SA-387GR91CL2，化学成分同SA-

213T91。检修过程中，现场对鳍片进行拼缝焊接，采用CM-9Cb焊条，焊后在鳍

片上出现了许多裂纹，后来采用镍基焊材焊接，焊前预热、焊后不进行热处理的

施焊工艺，取得良好效果。

关键词：屏式再热器；鳍片；裂纹；施焊工艺

概述1

某300MW循环流化床锅炉大修中需要更换屏式再热器管段，屏再为膜式结

构，管子规格为Φ76mm×6mm，材质为村质SA-213T91；管屏自带鳍片规格为

6mm×6.5mm，材质为SA-387GR91CL2，化学成分同SA-213T91，均是T91钢材。

起初按照电厂检修部要求使用CM-9Cb焊条、采用手工电弧焊焊接工艺对现场鳍

片进行拼缝焊接，焊后热处理工艺如下图，恒温温度760℃，恒温时间60min，

升、降温速度为150℃／h。热处理完成后PT探伤检测发现在鳍片有许多不同程

度的横向裂纹。

原因2分析

材2.1料成分分析

2.1.1T91钢的特点

钢是在T919Cr1-Mo钢的基础上，降低含C量，通过添加V、Nb、N等微量

元素合金化,并对含N量加以控制，并采用真空脱氧，炉外精炼，在1040~1060℃

正火空冷+760~780℃回火后得到的单相马氏体组织，该钢材具有良好的高温热强

性和抗氧化性能。

2.1.2碳当量分析

钢钢T91合金元素含量很高，其金相组织为典型的马氏体组织，可焊性

差．化学成分表如表1。

图1屏再鳍片焊后热处理工艺曲线图

表1T91化学成分表

由表1可知T9l钢合金元素总含量超过13％，根据碳当量公式：

Cq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

可得出碳当量值为1．9％~2．38％0．6％，说明该钢材淬硬倾向大、冷裂

纹敏感性大,焊前应预热，焊后须热处理。

2.1.3热裂纹敏感指数分析

合金钢的热裂纹倾向可采用热裂纹指数计算公式进行评定，若指数大于4.0，

则说明该钢种在某种工艺条件下会产生热裂纹。热裂纹指数公式为：

说明T91钢对热裂纹不敏感，抗裂性良好。

现场条2.2件分析

按上述说明及DL/T869-2004《火力发电厂焊接技术规程》得出T91材料有最

佳施焊材料并焊后规定时间内必须应用热处理工艺来保证质量，但由于施工现场

条件限制，无法完成热处理。原因：屏式再热器管屏面积过大、鳍片焊缝长且焊

缝在凹处，如下图所示，鳍片焊缝热处理无法实现均匀加热。通过应用陶瓷电阻

加热板进行加热，将其覆盖在管子表面，控温热电偶放在从鳍片引出的螺栓上，

位于管子和鳍片之间，加热板抵触管子表面，与鳍片有一定距离，从传热学角度

分析，最终鳍片与管子将会达到相同的温度，但是，在加热的一段时间内，管子

直接与加热板接触而温度相对高，热传导给鳍片提供了热量来源，所以一旦出现

鳍片温度低，管子和鳍片存在温差的情况，就回到出现膨胀不均的问题，造成鳍

片承受纵向拉应力的后果；此时，若出现高温情况，母材强度以及鳍片焊缝强度

也会大幅度的降低。如果压力高于拼缝焊缝的抗拉强度，就会促使鳍片受力薄弱

区和应力集中区横向裂纹的产生。所以经常会出现这种情况，焊接完毕后并没有

发现裂纹，但在热处理完毕、拆开加热板后发现鳍片分段处产生了横向裂纹，并

且本身存在的裂纹，也会因热处理而导致进一步扩大。

缺陷3处理工艺

按焊接规程，现场对鳍片进行拼缝焊接，采用CM-9Cb焊条，焊后在鳍片上

出现了许多裂纹，若采用镍基ERNiCr-3焊材焊接，焊前预热、焊后不进行热处理

的施焊工艺，取得良好效果。

关键技术3.1

本工艺旨在解决循环流化床锅炉屏式再热器鳍片拼缝施焊后的裂纹问题，焊

接工艺的好坏无非是对焊材及相关参数进行选择的问题，而焊接规程所述的材质

为SA-387GR91CL2的管材需要用特殊的焊材（CM-9Cb焊条）进行施焊，焊后应

热处理。但是根据流化床锅炉的现场条件，无法实现均匀包炉，焊后将会出现不

同程度的裂纹。因此，本工艺的关键技术即为克服产生裂纹的循环