于 越 嚴(yán)向峰

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川618000)

我公司自2013年開始正式生產(chǎn)ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB(以下簡(jiǎn)稱CB2)材質(zhì)鑄件，截止2017年6月底已經(jīng)累計(jì)澆注1600余噸鑄件，成品入庫(kù)1400余噸，廣泛應(yīng)用于660 MW、1000 MW火電機(jī)組閥門、氣缸、閥蓋、汽封、彎管等鑄件，已經(jīng)成為世界上生產(chǎn)CB2材質(zhì)鑄件產(chǎn)量最多的廠家，同時(shí)也是全球僅有幾家掌握CB2材質(zhì)鑄件生產(chǎn)技術(shù)的廠家。鑄件補(bǔ)焊作為CB2材質(zhì)鑄件生產(chǎn)工序中的重要環(huán)節(jié)，掌握CB2材質(zhì)鑄件補(bǔ)焊技術(shù)至關(guān)重要，因此焊材的選用也顯得尤為關(guān)鍵。起初CB2材質(zhì)鑄件補(bǔ)焊僅有5Co1一種焊條(進(jìn)口)，通過(guò)焊接工藝評(píng)定，試用，正式使用，焊工已經(jīng)掌握了5Co1焊條的焊接特性，已可以熟練使用5Co1焊條補(bǔ)焊CB2材質(zhì)鑄件。隨著CB2材質(zhì)鑄件需求的不斷增大，鑄件生產(chǎn)周期不斷縮短，進(jìn)口5Co1焊條的供給無(wú)法滿足生產(chǎn)周期要求，同時(shí)又是獨(dú)家供方，采購(gòu)成本也高，從而促使我公司尋找其他同樣能滿足CB2材質(zhì)鑄件補(bǔ)焊要求的焊材。因此，WB2焊條開始用于CB2材質(zhì)鑄件補(bǔ)焊的焊接工藝試驗(yàn)，焊接工藝試驗(yàn)合格后出具焊接工藝規(guī)程(WPS)，然后單件焊接試用，驗(yàn)證合格后小批量使用，驗(yàn)證合格后再進(jìn)行批量化使用。目前我公司所有電焊工均可以使用WB2焊條補(bǔ)焊CB2材質(zhì)鑄件。本文僅以WB2焊條在超超臨界閥門鑄件補(bǔ)焊上的應(yīng)用為例進(jìn)行說(shuō)明。

1 超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件簡(jiǎn)介

超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件為目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的重量最重的CB2材質(zhì)鑄件，代表了國(guó)內(nèi)閥門的最高端制造水平，實(shí)物照片見圖1。超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件的補(bǔ)焊水平很大程度上也就代表了超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件的制造水平，因此WB2焊條在超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件補(bǔ)焊上的應(yīng)用意義重大。

圖1 超超臨界CB2材質(zhì)閥門Figure 1 Ultra supercritical valve made of CB2

CB2材質(zhì)為目前國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)鑄件材質(zhì)使用溫度最高(高達(dá)620℃)的材質(zhì)，與超超臨界汽輪機(jī)用ZG1Cr10Mo1NiWVNbN材質(zhì)相比，添加了1%Co和微量的硼元素，從而進(jìn)一步提高了材料的高溫性能。

表1 使用WB2焊條補(bǔ)焊的超超臨界CB2材質(zhì)閥門清單Table 1 List of ultra supercritical valve made of CB2 repair welded by WB2 welding rod

2 WB2焊條焊接工藝評(píng)定

結(jié)合CB2材質(zhì)超超臨界閥門鑄件生產(chǎn)流程，我公司專門編制了WB2焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)方案，并提供了若干與CB2材質(zhì)超超臨界閥門同爐冶煉澆注的焊接試板，同時(shí)由我公司補(bǔ)焊過(guò)CB2材質(zhì)超超臨界閥門鑄件的焊工進(jìn)行WB2焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，目的就是盡可能地接近實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)。

WB2焊條是新型焊條，是ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB材質(zhì)鑄件補(bǔ)焊用焊條，其焊接特性為熔池流動(dòng)性差，易夾渣，補(bǔ)焊難度大。針對(duì)WB2焊條的焊接特性，專門編制了詳細(xì)的焊接工藝試驗(yàn)方案，并對(duì)采用不同焊接工藝和焊后熱處理的試板(見圖2)進(jìn)行取樣分析，分析焊接接頭的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、沖擊性能以及硬度分布、金相分布。最終對(duì)接焊滿后的焊接試板滲透檢測(cè)合格(見圖3)，力學(xué)性能、金相性能等指標(biāo)均合格，WB2焊接工藝評(píng)定合格，正式發(fā)布了編號(hào)為SMAW-5B.5B-200.8259的焊接工藝規(guī)程，即焊接工藝上允許用WB2焊條進(jìn)行超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件的補(bǔ)焊。

3 WB2焊條的單件、小批量應(yīng)用

(1)先選取3名電焊班組長(zhǎng)對(duì)焊接工藝試板進(jìn)行橫焊位、立焊位焊接，邀請(qǐng)工藝部技術(shù)人員對(duì)電焊工進(jìn)行專門的操作指導(dǎo)，熟悉焊條性能、工藝參數(shù)等。

(2)選取一根CB2彎管簡(jiǎn)單件由3名班組長(zhǎng)

圖2 焊接完并進(jìn)行過(guò)熱處理的焊接試板Figure 2 The welded test plate being heat treated

圖3 焊縫滲透檢測(cè)合格的焊接試板Figure 3 Qualified welding test plate after weld penetration test

進(jìn)行WB2焊條補(bǔ)焊，焊接方法及工藝參數(shù)按照焊接工藝試板的方法與工藝參數(shù)，最終超聲檢測(cè)缺陷一次補(bǔ)焊合格率達(dá)到96.5%，達(dá)到補(bǔ)焊合格率大于95%的預(yù)期目標(biāo)，因此WB2焊條補(bǔ)焊可以在超超臨界CB2材質(zhì)閥門上使用。

(3)選取1件CB2材質(zhì)超超臨界閥門由3名班組長(zhǎng)對(duì)所有缺陷均采用前期補(bǔ)焊合格CB2彎管的焊接工藝參數(shù)和方法補(bǔ)焊，最終超聲檢測(cè)缺陷一次補(bǔ)焊合格率達(dá)到96.2%，達(dá)到補(bǔ)焊合格率大于95%的預(yù)期目標(biāo)，因此可以小批量在超超臨界CB2材質(zhì)閥門上使用。

(4)3個(gè)電焊班組每個(gè)班組均選取1件閥門鑄件采取WB2焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，由班組長(zhǎng)牽頭帶領(lǐng)骨干班組成員對(duì)第二批CB2超超臨界閥門鑄件進(jìn)行補(bǔ)焊，超聲檢測(cè)缺陷一次補(bǔ)焊合格率達(dá)到96%，達(dá)到補(bǔ)焊合格率大于95%的預(yù)期目標(biāo)，因

此可以在超超臨界CB2材質(zhì)閥門補(bǔ)焊上大批量推廣。

4 WB2焊條的大批量應(yīng)用

按照前期WB2焊條在超超臨界CB2材質(zhì)閥門單件、小批量的成功補(bǔ)焊經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)大WB2焊條補(bǔ)焊CB2超超臨界閥門補(bǔ)焊人員數(shù)量，同時(shí)大批量進(jìn)行超超臨界CB2材質(zhì)閥門補(bǔ)焊，不斷積累補(bǔ)焊經(jīng)驗(yàn)。對(duì)鑄件補(bǔ)焊后的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)，所有補(bǔ)焊鑄件超聲檢測(cè)缺陷一次補(bǔ)焊合格率達(dá)到96.2%。通過(guò)2年多的WB2焊條使用，已累計(jì)使用WB2焊條補(bǔ)焊16件超超臨界CB2材質(zhì)閥門(見表1)，電焊班組所有電焊工都可以熟練使用WB2焊條批量化補(bǔ)焊超超臨界CB2材質(zhì)閥門鑄件。

5 結(jié)論

WB2焊條為新型焊條，其成功批量應(yīng)用于CB2材質(zhì)高端超超臨界閥門鑄件的補(bǔ)焊，對(duì)我公司低成本按期交貨CB2材質(zhì)高端超超臨界閥門鑄件具有重要的實(shí)踐意義。WB2焊條在CB2材質(zhì)超超臨界閥門鑄件補(bǔ)焊上的廣泛應(yīng)用，不但節(jié)約焊材采購(gòu)成本數(shù)百萬(wàn)元，縮短閥門生產(chǎn)周期，保證了超聲檢測(cè)缺陷一次補(bǔ)焊合格率≥95%，而且成為國(guó)內(nèi)極少數(shù)幾個(gè)批量化使用WB2焊條補(bǔ)焊新型CB2材質(zhì)的鑄造廠家之一，為今后東汽批量提供CB2國(guó)產(chǎn)高端超超臨界閥門鑄件提供了焊接質(zhì)量保證。