BHW35材质的厚壁锅筒制造难点与工艺控制浅析

2016-04-22虞国锋李霁光

中国特种设备安全 2016年3期

关键词：技术要求

虞国锋李霁光

（南通万达锅炉有限公司南通 226014）

BHW35材质的厚壁锅筒制造难点与工艺控制浅析

虞国锋李霁光

（南通万达锅炉有限公司南通 226014）

摘要：BHW35材料强度高，具有良好的综合力学性能和工艺性能，广泛应用于锅炉行业高压、超高压、亚临界锅炉厚壁锅筒中。但该材料制造要求严格，过程控制不当，极易出现质量问题。本文就BHW35厚壁锅筒制造难点进行分析，从下料、封头成形、筒节卷制、焊前预热、消氢处理、焊后热处理等重点工序提出有效的工艺措施及过程控制要求，为大容量、高参数锅炉中BHW35材质的厚壁锅筒制造提供一些可借鉴的经验。

关键词：BHW35材料厚壁锅筒工艺措施技术要求

Discussion on Manufacturing Diffi culties and Process Control of the BHW35 Thick Walled Steam Drum

Yu Guofeng Li Jiguang
(Nantong Wanda Boiler Co., Ltd. Nantong 226014)

Abstract With high material strength and good comprehensive mechanical property and process performances, BHW35 is widely adopted in thick steam drum constituting part of high pressure super-high pressure and sub-critical pressure boiler. However, any improper control during processing of this material could be extremely likely to result in quality problems. This paper analyzes difficult points with respect to manufacturing of drum adopting this material, and proposes effective procedure measures and quality control requirements to key processes, such as material preparation, forming of head, rolling of cylindrical shell section, preheating before welding, hydrogen elimination and PWHT, so as to provide some experiences to be referred regarding manufacturing of thick drum using material of BHW35 in large capacity high-parameters boilers.

Keywords Material BHW35 Thick walled drum Procedure measures Technical requirement

根据我国节能减排、建设节约型社会的要求，发展大容量、高参数锅炉是提高热效率，降低能耗，节约一次能源，改善环境的必然趋势。笔者公司主要生产循环流化床、垃圾炉、水煤浆锅炉、余热炉等环保节能产品为主A级锅炉制造企业。最近，公司签定了一台额定蒸汽压力11MPa高压水煤浆锅炉，该锅炉锅筒材料采用BHW35、厚度δ70mm。BHW35厚壁锅筒制造难度较大，过程控制不当，极易出现裂纹。本文就BHW35材质的厚壁锅筒制造难点进行分析、提出切实有效的工艺措施，为BHW35厚壁锅筒提供一些可借鉴的经验，以期收到抛砖引玉的效果。

1 BHW35钢化学成分与力学性能

BHW35是德国研制钢种，合金元素设计合理，组织稳定，具有良好的综合力学性能和工艺性能［1］。该钢种一般在正火加高温回火状态下使用，钢中加入了微量的铌细化晶粒，提高钢的韧性和防止脆性破坏的能力［2］。最先由德国蒂森钢铁公司和亨利钢厂研制开发，我国后来开发的13MnNiMo54钢与BHW35相近。主要用于高压、超高压、亚临界锅炉厚壁锅筒的制造。

表1　BHW35钢化学成分表(%)［2］

表2　BHW35钢的力学性能［2］

2 BHW35厚壁锅筒制造主要工艺流程（见图1）

图1　BHW35厚壁锅筒制造工艺流程图

3 制作难点

BHW35钢强度高，锅筒卷制时不严格进行过程控制，极有可能引起筒体卷制开裂；材料冷裂倾向，焊缝易产生延迟裂纹；焊后热处理不当，焊缝的力学性能不合格等重大质量问题。

4 工艺措施及过程控制要求

4.1 下料

为减少温差造成的应力，钢板气割下料前需进行预热，推荐温度为≥120℃。我国主要是舞阳钢铁厂生产，考虑到合金元素及杂质成分，预热温度建议适当提高，（生产实践中一般150℃～200℃）。下料时可考虑用火焰加热的方法进行预热，预热宽度为2倍的板厚且不小于100mm。气割下料后必须将板的四周修磨成圆角，尤其钢板的卷制方向。卷制时外侧钢板受拉应力，内侧受压应力，因此，钢板的外侧圆角要大一些（一般不小于R6mm），内侧可小一些（一般R3mm左右）。避免气割边缘的缺口缺陷在筒节卷制时出现开裂。对于筒体纵缝，气割去除预弯余量后，要对楔形坡口面仔细打磨，并进行100%MT，坡口表面不得有细微裂纹。

4.2 封头压制

钢的组织中奥氏体塑性高，屈服强度低，容易塑性加工成形。所以钢的锻造加工、热压成形常常要求在奥氏体稳定存在的温度区域范围内。因而，封头毛坯的加热需在材料A3线上面。但温度不能过高，温度过高使奥氏体晶粒长得很粗大，致使塑性很差。甚至产生过热或过烧现象［3］。生产实践中，BHW35材质的封头压制的加热规范：始压温度970℃～1000℃，终压温度≥850℃；保温时间：1.4～1.6min/mm。同时将热电偶贴合放置在工件上，有效控制加热规范。封头热加工后，为了恢复材料的力学性能，需进行正火加回火处理。为了验证封头的力学性能，封头热压成型及热处理过程中需同炉增加一块试板。

4.3 筒体卷制、坡口加工

BHW35锅筒不采用冷卷工艺，可采用温卷或热卷工艺，热卷加热温度：950～990℃。热卷后为了满足材料的机械性能，必须正火加高温回火处理。生产实践中，便于操作和成本考虑较多采用温卷，温卷温度不超过钢板出厂的回火温度，一般600℃左右。

图2　纵缝坡口型式

纵缝坡口采用V型坡口加垫板（见图2），卷制后气割加工坡口，气割前必须预热，预热温度150℃～200℃。气割后打磨清理干净，坡口表面100%MT探伤检查。垫板碳弧气刨清除，碳弧气刨前预热，清除后打磨清理干净100%MT无损检测合格后再焊接一层，以减少应力集中。筒节卷制后每节筒节上装焊两块固定板防止筒节变形。

筒节的环缝一般采用UV型坡口形式（见图3），筒节校圆后可采用大型车床等设备机加工而成。