CN111618400B - 一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺 - Google Patents

一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，包括以下步骤：加工V型坡口；密封管材并往坡口处通氩气；两管材用对口管夹进行组对；V型坡口处采用高温锡箔纸进行封堵；V型坡口临近两侧预热；采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接和盖面焊接，手工电弧焊进行填充；焊接过程采用多层多道焊接，且焊接过程中控制层间温度不高于60℃；每层采用磨光片进行打磨；焊接完后进行焊接接头自检，自检后对焊接接头匀速升温至875‑890℃，然后保持该恒定温度不短于1.5小时，恒温完毕后焊接接头在空气中自然冷却。本工艺能够有效地解决高寒地区塔式光热项目熔盐管道焊接过程产生的未焊透、气孔、晶间腐蚀、咬边裂纹等诸多焊接缺陷。

Description

一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺
(一)技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体为一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺。
(二)背景技术
在高海拔高寒地区，塔式光热项目中熔盐管道的焊接施工过程受如海拔高、空气稀薄、气温低、风力大、昼夜温差变化大等高寒气候的影响，焊接过程的冷却速度快，焊接过程极易产生夹渣、未熔合、未焊透、气孔、晶间腐蚀等焊接缺陷，不易保证焊接质量，进而导致返修工作量增大，对整体工期影响较大。
(三)发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，能够有效地解决高寒地区塔式光热项目熔盐管道焊接过程产生的未焊透、气孔、晶间腐蚀、咬边裂纹等诸多焊接缺陷，本发明是通过如下技术方案实现的：
1、一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、对需要焊接的两管材的切口端面分别加工出单边的V型坡口，并打磨V型坡口；
b、在管材内部距V型坡口边缘150-200mm的距离处用密封材料进行管材的密封，并透过密封材料向V型坡口一侧通氩气；
c、对需要焊接的两管材用对口管夹进行组对；
d、对V型坡口处采用锡箔纸进行封堵；
e、采用电加热装置对管材的V型坡口临近两侧进行预热，且焊接过程中保持此预热温度；
f、采用钨极氩弧焊进行打底焊接和盖面焊接，电弧焊进行填充，打底焊接过程边焊接边解开封堵的锡箔纸；
g、焊接过程采用多层多道焊接，且焊接过程中控制层间温度不高于60℃；
h、对焊接完的每层进行打磨；
i、焊接完后进行焊接接头的检查，检查后采用测温加热保温设备对焊接接头匀速升温至875-890℃，然后保持该恒定温度不短于 1.5小时，恒温完毕后焊接接头在空气中自然冷却。
优选的，步骤a中的管材为不锈钢TP347H。
优选的，步骤a中所述V型坡口的单边角度为38-40度。
优选的，步骤b中的密封材料为水溶纸。
优选的，步骤c中的对口管夹的材料为不锈钢。
优选的，步骤c中的对口管夹与管材之间采用不锈钢材料隔离。
优选的，步骤e中，预热温度为10±5℃。
优选的，步骤f中，手工钨极氩弧焊的焊丝采用直径为2.5mm 的ER347焊丝,焊接电流为75-110A；手工电弧焊的焊条先采用直径 2.5mm的焊条，焊接电流为70-90A，后采用直径3.2mm的焊条，焊接电流为90-120A。
优选的，步骤i中，对焊接接头匀速升温的升温速度为每小时 50℃。
优选的，控制现场的风速和湿度，手工钨极氩弧焊时风速≤2m/s；手工电弧焊时风速≤8m/s；施焊点周围2m范围内相对湿度≤ 60％。
本发明的有益效果是：
1、由于在高寒地区温度较低，特别是在冬季白昼温度达零下 20℃，在此环境下焊接易产生诸多焊接缺陷，采用电加热进行对坡口两侧管道预热10±5℃，可以降低焊接过程的冷却速度，避免焊接缺陷的出现。
2、采用手工钨极氩弧焊进行打底和盖面焊接，手工电弧焊进行填充的焊接方式，避免了咬边缺陷的出现，从而避免了在高寒地区由于昼夜温差大在管道焊缝表面产生的附加应力从咬边的尖角处产生延伸裂纹的发生。
3、焊接自检完毕后采用对焊接接头50℃的升温速度升温至 875-890℃并恒温1.5h，恒温完毕后焊接接头在空气中自然冷却的稳定化处理方法，有效地消除了晶间腐蚀。
4、对口管夹采用不锈钢制作或与不锈钢管道接触地方用不锈钢或不锈钢材料隔离，避免了对不锈钢管道的污染。
5、焊接过程控制层间温度在60℃以下，阻止了金属组织进一步长大，降低了晶间腐蚀裂纹发生的几率。
6、焊接过程采用多层多道焊接，焊接过程焊道无摆动，直行送丝，降低焊接热出入，阻止金属组织进一步长大，降低了晶间腐蚀裂纹发生的几率。
7、焊接过程每层采用不锈钢专用磨光片进行打磨，能够有效消除层间的部分残余应力。
(四)具体实施方式
为使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面对本发明技术方案做进一步的说明。
实施例1
由于在高寒气候下，温度较低，特别是在冬季白昼温度达零下 20℃以下，此环境下熔盐管道的焊接由于冷却速度快，会产生夹渣、未熔合、未焊透、气孔等缺陷；焊接采用手工电弧焊填充、盖面的焊接方式产生的表面咬边等表面缺陷，在高寒气候下，由于昼夜温差大会给管道焊缝表面产生附加应力，附加应力从咬边的尖角处产生延伸裂纹。
本发明公开了一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺包括以下步骤：
a、对需要焊接的两管材的切口端面分别加工出单边的V型坡口，并用磨光片打磨V型坡口；
b、在管材内部距V型坡口边缘150mm的距离处采用水溶材料进行管材的密封，并透过水溶材料向V型坡口一侧通氩气；
c、对需要焊接的两管材用对口管夹进行组对；
d、对V型坡口处采用高温锡箔纸进行封堵；
e、采用电加热装置对管材的V型坡口临近两侧进行预热，且焊接过程中保持此预热温度；
f、采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接和盖面焊接，手工电弧焊进行填充，打底焊接过程边焊接边解开封堵的锡箔纸；
g、焊接过程采用多层多道焊接，且焊接过程中控制层间温度为 60℃；
h、焊接完的每层采用磨光片进行打磨；
i、焊接完后进行焊接接头自检，自检后采用测温加热保温设备对焊接接头匀速升温至875℃，然后保持该恒定温度1.5小时，恒温完毕后焊接接头在空气中自然冷却。
步骤a中，由于熔盐管道内部介质为带有微腐蚀性的硝酸钾、硝酸钠熔盐，所以熔盐管道通常材质为不锈钢TP347H，本实施例中，熔盐管道的规格为
Figure RE-GDA0002600086760000051
V型坡口的单边角度为38度，即两根管材形成的整个V型坡口角度为76度，V型坡口采用不锈钢专用磨光片进行坡口的打磨。
步骤b中的水溶材料为水溶纸，水溶纸直接能够溶于水，使用完后不用特别取出，用水溶纸密封住以后，往V型坡口一侧通氩气，避免焊接过程中焊口处在高温下出现氧化，氩气起到隔绝氧气的作用，提高焊接质量。
步骤c中的对口管夹的材料为不锈钢，与管材的材料相同或相近，焊接过程中不会出现对口管夹与管材之间元素的交换从而破坏管材的金相组织，进而避免了对不锈钢管道的污染。
步骤e中，采用电加热装置对管材的V型坡口临近两侧进行预热，整个焊接过程中保持此预热温度，本实施中，预热温度5℃，通过预热能够减缓在寒冷气候下的焊口的冷却速度，防止焊缝产生裂纹。
步骤f中，手工钨极氩弧焊的焊丝采用直径为2.5mm的ER347 焊丝,焊接电流为75A；由于焊口为V型坡口，上宽下窄，先采用细焊条在采用粗焊条，即手工电弧焊的焊条先采用直径2.5mm的焊条，焊接电流为70A，后采用直径3.2mm的焊条，焊接电流为90A。这种手工钨极氩弧焊进行打底焊接和盖面焊接、手工电弧焊进行填充的焊接方式相比于手工电弧焊填充、盖面的焊接方式，避免了咬边缺陷的出现，从而避免了在高寒地区由于昼夜温差大在管道焊缝表面产生的附加应力从咬边的尖角处产生延伸裂纹的发生。
步骤g中，焊接过程采用多层多道焊接，焊接过程焊道无摆动，直行送丝，降低焊接热出入，阻止金属组织进一步长大，以降低晶间腐蚀裂纹发生的几率。多层多道焊接还可以提高焊缝金属的质量，由于后层(道)焊缝对前层(道)焊缝具有热处理作用，相当于对前层(道)焊缝进行了一次正火处理，因而改善了二次组织，塑性增强。焊接过程中控制层间温度为60℃，前层焊缝冷却下来后再进行后层焊缝的焊接，该温度下，能够有效的阻止金属组织进一步长大，以降低晶间腐蚀裂纹发生的几率。
步骤h中，焊接完的每层采用不锈钢专用磨光片进行打磨，以消除部分残余应力，表面局部过高处采用不锈钢专用磨光片打磨平滑。
步骤i中，焊接完后进行焊接接头自检，自检后采用测温加热保温设备对焊接接头以50℃每小时的速度升温至至875℃，然后保持该恒定温度1.5小时，恒温完毕后打开保温棉让焊接接头在空气中自然冷却。该稳定化处理方法能够进一步消除晶间腐蚀缺陷。
控制现场的风速，手工钨极氩弧焊时风速在2m/s；手工电弧焊时风速在8m/s；施焊点周围2m范围内相对湿度为60％。风速过大会出现气孔、氧化等缺陷，湿度过大会导致从水分中高温电离出的氢元素直接参与焊接过程的冶金化学反应，直接影响焊接接头的脆性转变和延迟裂纹的发生发展，对焊接质量危害很大。
实施例2
一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，包括以下步骤：
a、对需要焊接的两管材的切口端面分别加工出单边的V型坡口，并用磨光片打磨V型坡口，V型坡口的单边角度为40度；
b、在管材内部距V型坡口边缘200mm的距离处采用水溶材料进行管材的密封，并透过水溶材料向V型坡口一侧通氩气；
c、对需要焊接的两管材用对口管夹进行组对，对口管夹与管材之间采用不锈钢材料隔离；
d、对V型坡口处采用高温锡箔纸进行封堵；
e、采用电加热法对管材的临近两侧进行预热，且焊接过程中保持此预热温度，预热温度为15℃；
f、采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接和盖面焊接，手工电弧焊进行填充，打底焊接过程边焊接边解开封堵的锡箔纸；手工钨极氩弧焊的焊丝采用直径为2.5mm的ER347焊丝,焊接电流为110A；即手工电弧焊的焊条先采用直径2.5mm的焊条，焊接电流为90A，后采用直径3.2mm的焊条，焊接电流为120A。
g、焊接过程采用多层多道焊接，且焊接过程中控制层间温度为 50℃；
h、焊接完的每层采用磨光片进行打磨；
i、焊接完后进行焊接接头自检，自检后采用测温加热保温设备对焊接接头匀速升温至890℃，然后保持该恒定温度为2小时，恒温完毕后焊接接头在空气中自然冷却。
控制现场的风速和湿度，手工钨极氩弧焊时风速在1.5m/s；手工电弧焊时风速在7m/s；施焊点周围2m范围内相对湿度为50％。
其他与实施例1相同。
实施例3
本实施例中。
一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，包括以下步骤：
a、对需要焊接的两管材的切口端面分别加工出单边的V型坡口，并用磨光片打磨V型坡口，V型坡口的单边角度为39度；
b、在管材内部距V型坡口边缘180mm的距离处采用水溶材料进行管材的密封，并透过水溶材料向V型坡口一侧通氩气；
c、对需要焊接的两管材用对口管夹进行组对，对口管夹与管材之间采用不锈钢材料隔离；
d、对V型坡口处采用高温锡箔纸进行封堵；
e、采用电加热法对管材的临近两侧进行预热，且焊接过程中保持此预热温度，预热温度为12℃；
f、采用手工钨极氩弧焊进行打底焊接和盖面焊接，手工电弧焊进行填充，打底焊接过程边焊接边解开封堵的锡箔纸；手工钨极氩弧焊的焊丝采用直径为2.5mm的ER347焊丝,焊接电流为100A；即手工电弧焊的焊条先采用直径2.5mm的焊条，焊接电流为80A，后采用直径3.2mm的焊条，焊接电流为100A。
g、焊接过程采用多层多道焊接，且焊接过程中控制层间温度为 50℃；
h、焊接完的每层采用磨光片进行打磨；
i、焊接完后进行焊接接头自检，自检后采用测温加热保温设备对焊接接头匀速升温至880℃，然后保持该恒定温度为1.5小时，恒温完毕后焊接接头在空气中自然冷却。
控制现场的风速和湿度，手工钨极氩弧焊时风速在1.5m/s；手工电弧焊时风速在7m/s；施焊点周围2m范围内相对湿度为50％。
其他与实施例1相同。
以上所述为本发明的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本发明的思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，依照本发明原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a、对需要焊接的两管材的切口端面分别加工出单边的V型坡口，并打磨V型坡口；
b、在管材内部距V型坡口边缘150-200mm的距离处用密封材料进行管材的密封，并透过密封材料向V型坡口一侧通氩气；
c、对需要焊接的两管材用对口管夹进行组对；
d、对V型坡口处采用锡箔纸进行封堵；
e、采用电加热装置对管材的V型坡口临近两侧进行预热，其中预热温度为10±5℃，且焊接过程中保持此预热温度；
f、采用钨极氩弧焊进行打底焊接和盖面焊接，电弧焊进行填充，打底焊接过程边焊接边解开封堵的锡箔纸；
g、焊接过程采用多层多道焊接，且焊接过程中控制层间温度不高于60℃；
h、对焊接完的每层进行打磨；
i、焊接完后进行焊接接头的检查，检查后采用测温加热保温设备对焊接接头匀速升温至875-890℃，然后保持该恒定温度不短于1.5小时，恒温完毕后焊接接头在空气中自然冷却；
步骤c中的对口管夹的材料为不锈钢；对口管夹与管材之间采用不锈钢材料隔离；
步骤i中，对焊接接头匀速升温的升温速度为每小时50℃。
2.根据权利要求1所述的一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，其特征在于：步骤a中的管材为不锈钢TP347H。
3.根据权利要求2所述的一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，其特征在于：步骤a中所述V型坡口的单边角度为38-40°度。
4.根据权利要求3所述的一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，其特征在于：步骤b中的密封材料为水溶纸。
5.根据权利要求1所述的一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，其特征在于：步骤f中，手工钨极氩弧焊的焊丝采用直径为2.5mm的ER347焊丝,焊接电流为75-110A；手工电弧焊的焊条先采用直径2.5mm的焊条，焊接电流为70-90A，后采用直径3.2mm的焊条，焊接电流为90-120A。
6.根据权利要求1所述的一种高寒地区塔式光热发电熔盐管道焊接工艺，其特征在于：控制现场的风速和湿度，手工钨极氩弧焊时风速≤2m/s；手工电弧焊时风速≤8m/s；施焊点周围2m范围内相对湿度≤60％。
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