ZG1Cr10MoVNbN焊接工艺试验研究
超临界缸体用1Cr10MoVNbN铸钢补焊
入都会导致热影响区和焊缝中出现 ６ 铁素体 。
（ ６ ）接 头蠕 变断裂 强度
接头 蠕变 断 裂一般 发 生在 焊接 热影 响 区 的细 晶
区 ，称 为 Ⅳ 型蠕 变 损伤 断 裂 ，属 于接 头 薄 弱 环节 。
因此对焊接材料来说 ，只要求其蠕变断裂强度高于 热影 响 区 内细 晶区 的强度 即可 。
金 属 获得 良好 韧性 的关 键 。
（ ４ ） 时效现 象
量 薄 焊 层 ，多层 多道 的焊 接 技 术 （ 见表 ２ ） ，对 焊
接过程要做好记录。焊后将试板冷却到 １ ０ ０ ℃以下
后 立 即人 炉 进 行 焊后 热 处 理 （ 见图 ２ ） 。随 后 ，打
磨 试板 ，Ｐ Ｔ、Ｒ Ｔ探 伤检 查 ，合 格 后 进行 解 剖 ，最 后 加 工成 试 样进 行 理 化检 测 （ 见表 ３ ～ 表７ ） 。依 据
－
向弯曲试验均合格 ，只是焊缝强度相较母材本体偏
表 ２ 焊接工艺参数
４０ Ｃ－ ３０ Ｎ－ ４Ｎｉ －２ Ｍｎ一１ Ｃｕ 电压 （ Ｖ ） 焊接速度 （ ｍ ｍ ／ ｍｉ ｎ ）预热温度 （ ℃）层 间温度 ）
式 中各 元 素 以其 重 量百 分 比表示 ，当 Ｃ ｒ 踟 ≤１ ０ 时 ，在 Ｐ ９ １钢 中不 会 出现 ６铁 素 体 。 文 献 ［ ７ ］认
却 提 高近一 倍 ，焊缝 与母 材 的性 能更加 匹 配 ，铸 件 的整体 性 能得 到提 高 （ 见表 ３ 、表 ４ 、表 １ ０ ） 。
是在焊后热处理过程 中。其中，后焊焊道对先焊焊 道加 热 的时 间很 短 ，析 过程 很难 充分 ，因此 ，只
不锈钢等离子弧焊+钨极氩弧焊双枪焊接工艺研究刘红郝先进甘柏胜吴晔华
不锈钢等离子弧焊+钨极氩弧焊双枪焊接工艺研究刘红郝先进甘柏胜吴晔华发布时间：2023-07-17T14:42:36.800Z 来源：《中国电业与能源》2023年9期作者：刘红郝先进甘柏胜吴晔华[导读] 本文以提高薄壁不锈钢焊接效率为出发点，引入一种等离子弧焊+钨极氩弧焊双枪复合工艺，针对该复合工艺进行设备集成、坡口选择、配套工装设计、工艺开发等，并进行焊接接头力学性能测试，评述该复合焊接工艺在薄壁不锈钢焊接方面的适用性。
中国核工业二三建设有限公司摘要：本文以提高薄壁不锈钢焊接效率为出发点，引入一种等离子弧焊+钨极氩弧焊双枪复合工艺，针对该复合工艺进行设备集成、坡口选择、配套工装设计、工艺开发等，并进行焊接接头力学性能测试，评述该复合焊接工艺在薄壁不锈钢焊接方面的适用性。
关键词：等离子焊接；钨极氩弧焊；焊接工艺1.引言在规模化的工业生产中，传统的氩弧焊与电弧焊以及其组合工艺已经不再能满足生产的实际需求，为了增加焊接效率，降低人工成本，焊接自动化程度日益提升，多种焊接方法组合的焊接形式也变成一种新的突破点。
相比传统的手工焊，等离子弧焊除了具有焊前准备少、对焊工技术要求较低的优点之外，还具有焊接效率高、焊缝成型好、焊缝质量高以及使用成本低等优势。
核电项目有大量薄壁不锈钢长直缝焊接，钢材厚度在3~10mm，目前主要采用钨极氩弧焊进行焊接，但钨极氩弧焊焊接效率低、焊接变形大，为解决这一问题，本文提出通过自动化方式将等离子弧焊和氩弧焊组合在一起对薄壁不锈钢进行焊接，利用离子弧良好的穿透能力，从而对焊缝进行高效快速的焊接。
2.等离子弧焊和钨极氩弧焊双枪复合特点等离子弧焊（PAW）是一种高能束流焊，它是利用等离子弧高能量密度束流作为焊接热源的熔焊方法[1]。
等离子弧焊和钨极氩弧焊双枪复合焊利用等离子弧良好的小孔穿透能力进行打底，通过钨极氩弧焊自由电弧良好的覆盖能力，配合适量的填充金属进行填充盖面工作，达到正、背面稳定成型的目的。
李益民620超超临界机组选材
2020/4/23
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二、620℃机组锅炉高温部件用钢
Sanicro 25钢的105h持久强度（MPa）
温度，℃ 500
550
600
650
700
750
800
Sanicro 25 405
325
230
155
95
50
25
NF709
302
206
137
88
55
Super304H
117
71
HR3C
160
103
280 167 257 192 249 203 258 183 239 196 222 177 201 167
国外管样 显微硬度均值（HV0.2）
311 175 338 201 302 186 286 192 275 203 239 182 191 173
结果：国产管样经650℃保温2h其喷丸硬化层的硬度就降到了企标规定值之下，国外管样经750℃保温 2h喷丸硬化层的硬度虽然也下降但仍基本满足企标的要求，表明国外喷丸管的短时抗高温软化能力比 国产喷丸管高100℃以上。
2020/4/23
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二、620℃机组锅炉高温部件用钢
Super 304H 的喷丸
Super 304H国产喷丸与国外喷丸效果比较 国产喷丸管样：喷丸硬化层的碎化晶层较薄，局部不连续，硬化层厚度和硬 度分布不均匀。 国外喷丸管样：喷丸硬化层的碎化晶层较厚且均匀，其硬化层的厚度和硬度 分布均匀性都优于国产管样。
主要内容
一、620℃机组发展概况
二、620℃机组锅炉高温部件用钢
三、620℃机组汽轮机高温部件用钢
四、高温部件用钢的国产化现状
五、结语
哈汽两缸660MW空冷机组介绍-print
660MW超临界空冷汽轮机介绍哈尔滨汽轮机厂有限责任公司汇报内容1.哈汽公司600MW等级空冷机组发展历程2.总体设计3.高中压缸设计4.低压缸设计5.轴系设计6.投运机组运行情况7.小结汇报内容1.哈汽公司600MW等级空冷机组发展历程2.总体设计3.高中压缸设计4.低压缸设计5.轴系设计6.投运机组运行情况7.小结600MWK01#600MW 大同电厂660MW 超临界CHK01A #660MW 轩岗电厂600MWK01B #600MW 武乡电厂2008 轩岗电厂940mm 末叶低压缸超临界高中压合缸660MW 超临界两缸CHK01A 2007 通辽电厂2×680mm 末叶低压缸亚临界高中压合缸600MW 亚临界三缸K01B-22006 武乡电厂2×620mm 末叶低压缸亚临界高中压合缸600MW 亚临界三缸K01B 设计2×940mm 末叶低压缸超超临界中压缸超超临界高压缸1000MW 超超临界四缸CCHK02设计940mm 末叶低压缸超超临界高中压合缸660MW超超临界两缸CCHK012007 大同电厂2×620mm 末叶低压缸超临界高中压合缸600MW 超临界三缸CHK012004 漳泽电厂620mm 末叶低压缸亚临界高中压合缸300MW 亚临界两缸K022005大同电厂2×620mm 末叶低压缸亚临界中压缸亚临界高压缸600MW 亚临界四缸K01运行电厂低压缸中压缸高压缸功率名称机组型号汇报内容1.哈汽公司600MW等级空冷机组发展历程2.总体设计3.高中压缸设计4.低压缸设计5.轴系设计6.投运机组运行情况7.小结积木块设计940mm末叶低压缸模块600MW超高、中压缸模块外形布置滑销系统热平衡图主要技术参数7 (3+1+3)给水回热级数（高加＋除氧＋低加）113000r/min 额定转速10喷嘴调节配汽方式90.013MPa额定排汽压力81872t/h 主蒸汽额定进汽量7566℃额定再热蒸汽进口温度6566℃额定主蒸汽温度524.2MPa 额定主蒸汽压力4660MW THA工况3CLNZK660-24.2/566/566汽轮机型号2超临界、一次中间再热、两缸、两排汽、单轴、直接空冷机组型式1数据单位项目编号750t 汽轮机本体重量177702.8kJ/kW.h THA工况热耗1830～90％变压运行负荷范围16高中压联合启动启动方式1521×10.5×7.5m机组外型尺寸（长、宽、高）148.32m 2低压缸末级叶片环形面积940mm 低压缸末级叶片长度低压缸末级叶片数据132×6级低压缸6级中压缸I+9级高压缸28通流级数12数据单位项目编号主要技术参数7795.27803.77798.260007300总计/加权热耗8223.98184.98153.01125225050%额定出力7850.37843.57828.752570075%额定出力7677.77700.37702.843504350100%额定出力kJ/kW.h kJ/kW.h kJ/kW.h h h680mm 620mm 940mm 3缸2缸年利用小时年运行小时数负荷两缸机组经济性汇报内容1.哈汽公司600MW等级空冷机组发展历程2.总体设计3.高中压缸设计4.低压缸设计5.轴系设计6.投运机组运行情况7.小结相似性比较高压缸设计参数418.6417.8高压缸焓降kJ/kg四瓦可倾瓦四瓦可倾瓦2#轴承形式405×285405×2852#轴承尺寸D ×L mm ×mm 四瓦可倾瓦四瓦可倾瓦1#轴承形式405×205405×2051#轴承尺寸D ×L mm ×mm 943.6943.6高压缸平均根径mm I+9I+9高压缸通流级数60006000轴承跨距mm 566566主蒸汽温度℃24.224.2主蒸汽压力MPa 30003000转速rpm 600660功率MW 沁北轩岗相似性比较中压缸设计参数397.4396.7中压缸焓降kJ/kg四瓦可倾瓦四瓦可倾瓦2#轴承形式405×285405×2852#轴承尺寸D ×L mm ×mm 四瓦可倾瓦四瓦可倾瓦1#轴承形式405×205405×2051#轴承尺寸D ×L mm ×mm 11651165中压缸平均根径mm I+9I+9中压缸通流级数60006000轴承跨距mm 566566再热蒸汽温度℃ 3.813.81再热蒸汽压力MPa 30003000转速rpm600660功率MW 沁北轩岗相似性比较12122.421.7900Ⅰ高压缸9.548.940.720.635.005.0368.95 8.94 0.78 0.71 4.69 4.73 58.94 8.94 0.79 0.72 4.69 4.72 49.97 9.95 0.80 0.73 5.56 5.60 39.96 9.97 0.81 0.75 5.57 5.61 29.96 9.97 0.83 0.77 5.46 5.50 1中压缸8.82 8.84 1.27 1.18 1.04 1.05 98.82 8.84 1.28 1.16 0.97 0.98 813.17 13.16 1.82 1.69 1.81 1.82 713.15 13.16 1.81 1.65 2.02 2.03 613.18 13.16 1.82 1.68 1.90 1.90 513.16 13.15 1.82 1.70 1.77 1.77 413.15 13.16 1.82 1.72 1.59 1.60 313.14 13.17 1.82 1.76 1.57 1.58 213.16 13.15 1.82 1.75 1.81 1.82 1动叶％静叶％动叶°静叶°动叶％静叶％面积增加角度增加叶高增加级号缸号面积调整结构设计特点夹层冷却系统 结构设计特点降低内外缸温差降低内外缸压差应力场、温度场有限元分析 结构设计特点中压转子冷却系统 结构设计特点中压转子冷却系统 结构设计特点高中压转子寿命 结构设计特点高压喷嘴防止固粒腐蚀设计 结构设计特点高中压通流设计特点高中压通流设计特点高中压通流设计特点12Cr2Mo112Cr2Mo1中压导汽管11ZG15Cr2Mo1ZG15Cr2Mo1再热主汽调节联合阀体1012Cr2Mo11Cr9Mo1VNbN 主汽导汽管9ZG15Cr2Mo1ZG1Cr10MoWVNbN 主汽调节联合阀体8ZG15Cr2Mo1ZG1Cr10MoVNbN 高压内缸71Cr12Mo 1Cr9Mo1VNbN高中压1-3、中压1-3级隔板61Cr12Mo 1Cr9Mo1VNbN 喷嘴510705BU 10705BU 高压2、3级动叶片410705BU 10705MBU 高压I 、1、中压3级动叶片310705BU MTB10AA 中压1-2级动叶片230Cr1Mo1V 30Cr1Mo1V 高中压转子1亚临界材料超临界材料名称序号高温材料选择高温材料选择ZG1Cr10MoWVNbN1Cr12Mo叶片强度汇总隔板强度8756调节级298294289266223183148152121许用应力MPa126116143163158149146146112最大计算应力MPa 第9级第8级第7级第6级第5级第4级第3级第2级第1级高压隔板强度汇总28723617716612488许用应力MPa2141851641647149最大计算应力MPa 第6级第5级第4级第3级第2级第1级中压隔板强度汇总3.高中压缸设计叶片强度汇总动叶强度高压动叶强度汇总425297222228213177许用应力MPa268258220208183163总应力MPa 第6级第5级第4级第3级第2级第1级单位中压动叶强度汇总439310429225191248190146157151许用应力MPa144 128 121 127 139 127 117 106 105 72 总应力MPa 第9级第8级第7级第6级第5级第4级第3级第2级第1级调节级汇报内容1.哈汽公司600MW等级空冷机组发展历程2.总体设计3.高中压缸设计4.低压缸设计5.轴系设计6.投运机组运行情况7.小结低压缸设计特点汽缸与转子系统同心转子支撑转子支撑新设计原设计落地轴承、内缸低压缸设计特点落地轴承、内缸 低压缸设计特点落地轴承低压缸设计特点低压缸设计特点落地轴承、内缸落地内缸空冷末级叶片系列自带围带拱形围带围带凸台套筒凸台松拉筋凸台松拉筋松拉筋拉筋连接形式叶片实体2/442/42222排汽口数目圆弧四齿型斜三齿型圆弧三齿型五叉型四叉型四叉型五叉型叶根形式13～1511151315159.18设计背压KPa 直接空冷间接空冷直接空冷间接空冷冷却方式660/1000600/660300/600200135-150100-150200功率等级MW 940680620600520450710末级动叶高度mm940mm空冷末级叶片性能验证试验气动设计和结构设计2007200620052004940mm 叶片开发历程12%Cr材料阻尼凸台/套筒+自带围带整圈连接连接形式圆弧枞树形叶根形式70叶片支数8.32m 2环形面积1880mm 根径940mm叶高940mm 叶片设计参数940mm空冷末级叶片基本设计参数940mm空冷末级叶片设计进度安排48英寸末级叶片阻尼围带装配状态运行状态蒸汽方向旋转方向凸台/套筒旋转方向阻尼围带高抗振衰减性凸台套筒高抗振衰减性12Cr不锈钢高强度薄叶片高效率减少离心力圆弧枞树型叶根降低叶片重量降低离心力940mm空冷末级叶片结构特点940mm空冷末级叶片强度计算结果940mm空冷末级叶片强度计算结果940mm空冷末级叶片强度计算结果940mm空冷末级叶片强度计算结果三维等马赫数线末三级子午面流线轴向和切向复合倾斜末级静叶940mm空冷末级叶片气动计算结果顶部截面的气动损失叶片出口马赫数能量损失系数a) 顶部截面b) 中部截面等马赫数线c) 根部截面940mm空冷末级叶片试验装置5孔探针模型汽轮机系统模型汽轮机试验汽轮机径向探针末三级模型转子应力、频率测量装置进汽汽流角β2相对叶高h/HL-0动叶片进汽汽流角L-0动叶片出口总压分布相对叶高h/HL-0出口轴向速度比模型汽轮机试验结果：L-0效率L-0相推效率试验结果与计算结果吻合末级叶片在设计工况和部分负荷工况下都有很高的效率940mm空冷末级叶片气动试验结果940mm空冷末级叶片强度、振动试验结果940mm空冷末级叶片强度、振动试验结果940mm空冷末级叶片强度、振动试验结果。
铸钢焊接工艺
1 汽轮机用铸钢铸造是零件毛坯最常用的方法之一，具有一定形状和使用性能的铸件广泛用于机械制造，是现代大型工业的基础。
铸钢在强度和韧性比铸铁或其他铸件都优越，焊接性也良好，因此铸钢作为重要部件广泛用在汽轮机制造中。
不但铸钢作为部件占汽轮机结构占一定比重，而且，铸钢件的焊接和补焊又占有焊接工作的很大的工作量。
汽轮机汽缸、蒸汽室、主汽阀、调解阀容器部件都由铸钢制造。
诸如汽缸等盛汽容器部件内承受的压力和温度高，同时，工作状态承受着内、外压差，蒸汽流出的反作用力和各种连接管道热状态时对部件的作用力等，所以这些部件均要求具有足够的强度和刚度。
这就使扥部件壁厚、形状复杂、体积大，属于大型铸钢件。
铸钢的化学成分与轧材、锻件几乎完全相同，具有一定的力学性能，随着合金成分的增加具有相当的高温性能。
对高温下工作的铸件还必须具有一定持久强度和蠕变强度、良好的抗热疲劳性能和抗氧化性。
随着机组的工作参数不同，汽轮机铸钢件分别采用碳素铸钢、铬－钼铸钢、铬－钼－钒铸钢铬12％铸钢。
铬－钼钢的工艺性能、抗裂纹扩展性能和塑、韧性较鉻－钼－钒钢好，但鉻－钼－钒钢热强性较高。
随着超临界和超超临界汽轮机工作温度的进一步提高，发展并采用了改良型和新型鉻12％铸钢。
随着汽轮机的发展，作为重要部件的铸钢技术伴随着提高和进步。
近几年，改良型9%Cr钢的使用逐渐增多，而相应的焊接和铸钢件的补焊工作量明显增加。
铸钢与锻钢比较，在截面尺寸不很大，形状和热处理条件相似的情况下，铸钢和锻钢的力学性能大致相似。
铸钢的强度和塑性介于纵向和横向性能的变化范围之内，铸钢还有各向同性的优点。
但是随着铸钢件壁厚的增加，冶金缺陷如气孔、疏松、铸态组织等对力学性能的影响要比锻件更为突出，因此厚壁铸钢件尽管强度和锻件相似，但塑性和韧性要比锻件低。
对于大型铸钢件多采用正火、回火作为最终热处理的力学性能等级比同钢号的锻件低。
因此在设计选材和焊接必须给予考虑。
汽轮机铸缸件按使用材料性质可以分为碳素钢铸件、低合金钢铸件和高合金钢铸件。
ZG12MnMoV的焊接性试验
１ ０
１
７
广 ｌ ｌ ｛
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ｌ
Ｉ ｌ Ｂ
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ｆｆｆ ｆＢ— Ｂ Fra bibliotekｌ Ｂ
“
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。 。
１
ｆ
焊 条
Ｅ５ １ 一 Ｇ ５ ５ Ｅ５ ｌ 一 Ｇ ５ ５
Ｌ ８ ｌ Ｑ
直 径／ ｍ 电 流／ ｍ Ａ
４ ５ １ ０～２ ０ ８ ０ ２ ０～２ ０ ０ ３
电 乐／ Ｖ
２ ～２ ２ ６ ２ ～２ ４ ８
层 问温 度 ／ ℃
１ ５～１ ５ ４ ５ １ ５～１ ５ ４ ５
’１ｎ １ １ ａ，Ｔ 『孵 １１ １¨ １ １ １、 订ｌ ｍ １ １ 、 ＇ １ Ｙ １
选用 Ｚ Ｇ － ０ Ｘ － ４ ０直 流 电焊 机 ，反极性 施 焊 。采 用
多层 （ ２ 约 ０层 ）多道 （ ５道 ）焊 。焊 接参 数 如表 ３ ６
所 示
表 ３ 焊 接 参 数
弯 在冷 弯角 １０ 的情 况 下 ，无 任 何 裂 纹 产 生 ，所 选 ８。
焊材 符合 要求 。
③
＼
＼
一
（ ）从 表 ５可 以看 出 ，冲击 韧 度 在 同一 截 面 上 ２ 分布 不均 匀 ，且 相 差 较 大 。主 要 是 因为 该 评 定 试 验
采 取 了 多 层 多 道 焊 工 艺 方 法 ，后 层 焊 道 对 前 层 焊 道
图２ 焊接试验焊缝
对 试件 进行 裂纹 缺 陷检查 。
ZG1Cr10MoVNbN大型铸件缺陷的焊接修复技术及操作技巧
本 文例 举单 件 质量 达 ５ ｔ的大 型 铸件 有 多 处 裂
纹， 且显 微组 织 疏 松 ， 有砂眼等 ， 严 重 影 响 了设 备 的
焊工 钻 进 高 温 工 件 内 部 施 焊 ， 坡 口繁 多 且 形 状 复
合 情况 不易观察 ， 如果操 作 不 当易 产生 未熔 合 、 未焊 透
ｃ ｒ ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏｎ ｂｙ － ／ｒ ａ ｙ ｆ ｌ ａ ｗ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏｎ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ． Ｔ ｈｒ ｏｕ ｇ ｈ ｏ ｎｅ ｔ ｉ ｍｅ ｆ ａ ｕｌ ｔ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏｎ， ａ ｌ ｌ ｐ ｒ ｏ ｄｕ ｃ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ， ｗｈｉ ｃ ｈ ｒ ｅ ａ ｃ ｈｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎｇ ｃ ｅ ｒ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ：ＺＧＩＣｒ ｌ ０Ｍ ｏＶＮ ｂＮ ， ｈｅ ａ ｔ — ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ， ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎｇ ｄｉ ｓ ｆ ｉ ｇｕｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ， ｒ ｅｐ ａ ｉ ｒ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ， ｗｅ ｌ ｄｉ ｎｇ ｏｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｒｅ ｐａ ｉ ｒ Ｗ ｅ ｌ ｄｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｏｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｋｉ ｌ ｌ ｓ ｏ ｆ ＺＧ １ Ｃｒ １ Ｏ ＭＯ ＶＮ ｂ Ｎ Ｌａ ｒ ｇ ｅ Ｃａ ｓ ｔ ｉ ｎｇ Ｄｉ ｓ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ
ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｐ ｉ ｃ ｋ ｈ ｉ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ， ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｏ ｎ， ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｐ ａ ｉ ｒ ｉ ｎ ｇ ｗｅ ｌ ｄ ｗａ ｓ ｄ ｉ ｄ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｗｅ ｍａ ｋ ｅ ｉ ｔ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ
ZG1Cr10Mo1NiWVNbN与碳钢焊接成型过程 有限元分析
ZG1Cr10Mo1NiWVNbN与碳钢焊接成型过程有限元分析摘要：ZG1Cr10Mo1NiWVNbN钢板和20G钢管焊接容易发生变形，焊接后的角度尺寸与设计值发生偏差。
找到管板焊接变形机理，可以优化焊接工艺，有效的减小焊接变形对产品尺寸的影响，并为设计部门优化结构的提供参考。
本文通过焊接数值模拟和实验，对目标钢板和钢管焊接采用两种不同的焊接顺序进行了模拟和实测。
结果显示，焊接变形主要由两部分构成：一是焊缝横向收缩变形；二是焊缝纵向收缩变形。
两种焊接顺序下焊接变形稍有差异。
关键词：ZG1Cr10Mo1NiWVNbN钢板；20G钢管；焊接顺序；焊接变形；数值模拟实验汽轮机部分位置通常采用ZG1Cr10Mo1NiWVNbN钢板和20G钢管进行管板焊接[1]。
对这种焊接方式容易产生的直径变形、半径变形、节圆收缩率和倾斜变形进行了全面分析，得到了一种减小了装焊过程中产生的焊接变形的方法[2]。
以上研究都是针对P025项目中对焊接变形的影响的分析方法，利用焊接数值模拟，可以精确布置每个焊接口的位置、所有焊道采用完全相同的参数，排除了除焊接顺序以外所有的干扰因素。
同时，在数值模型上可以方便准确的读取模拟结果[3]。
1 实验方法网格模型文件如图1所示, 由板子和圆管组成。
具体尺寸如图1，其中D网格单元139,164个，单元节点160,943个。
图1 网络模型图及具体尺寸由此设立了两个计算方案，方案1的焊接顺序与对接顺时针方向大致相同，以下简称顺向。
方案2顺序与对接逆时针相同，以下简称逆向。
焊接时内外侧同时按照箭头方向对称施焊，焊接参数见表1，线能量为2668J/mm左右。
拘束状态为自由状态。
表1 模拟参数2 结果及分析2.1 时间节点有限元分析两种方案的温度场组织场计算结果类似，选取方案1/2的温度场结果作为阐述即可。
图2是t= 113s，第二道焊缝焊接过程中的温度场分布云图。
此时热输入为线能量2820J/mm,稍大于实际焊接线能量2668 J/mm,熔宽7.98mm，熔深5.27mm，熔池长度12.95mm，最高温度约700℃，方案2则为900℃的峰值。
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２ ０ １ ３年 ｌ ２月
汽
轮
机
技
术
Ｖｏ ｌ ＿ ５ ５ Ｎｏ ． ６ Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ３
ＴＵＲＢＩ ＮＥ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｚ Ｇ １ Ｃ ｒ ｌ Ｏ Ｍｏ Ｖ Ｎ ｂ Ｎ 焊接 工 艺 试 验 研 究
杨 飞 鹏 ，张 岭 海 ．
ｂ ａ ｓ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ １． ａ
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｚ Ｇ１ Ｃ ｒ １ ０ Ｍｏ Ｖ Ｎ ｂ Ｎ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ：ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ； ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ
（ １哈 尔滨汽轮 机 厂有 限责任 公 司 ， 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ６ ； ２沈 阳鼓风 机 集 团压 力容 器有 限公 司 ， 沈阳 １ １ ０ ８ ６ ９ ）
摘要 ： 超临界汽轮机主汽阀材料为 Ｚ Ｇ １ Ｃ ｒ ｌ ０ Ｍｏ Ｖ Ｎ ｂ Ｎ钢 ， 在 阀的制 造过程中涉及 到了该材料的焊接 ， 通过试验 ， 确定 了合理 的焊接工艺 ， 解决 了该钢焊接 中容易产生氢致裂 纹和 热影 响区淬硬等 问题 ， 确保焊 接接头性 能满足 母材 的
ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｂ ｙ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｉ ｎ ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ， Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｎ ｅ ｔ ｏ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ
涉及 到该钢 的焊接 与补焊工作。
性好 ， 热膨胀系数低 。但作 为一种碳 当量较 高 （ ｃ ｅ ｑ ５ ． ２ ９ ） 的
马氏体钢 ， 焊接 时存 在冷 裂纹 、 接头脆 化等 问题 ， 另外 ， 作 为 马氏体钢 ， 有较大 的晶粒粗化倾 向。焊接及补焊会有 一定 的 难度 ， 需要采取一些必要 的措施 。
ｈ ａ ｒ ｄ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｈ ｅ ａ ｔ — ａ ｆ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｚ ｏ ｎ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｔ ｏ ｇ ｕ ａ ｒ ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｓ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｅ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ｌ ａ ｓ ｔ ｅ ａ ｍ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｏ ｆ Ｚ Ｇ１ Ｃｒ ｌ ０ Ｍｏ ＶＮｂ Ｎ ｗ ａ ｓ
０ 前
言
１ Ｚ Ｇ １ Ｃ ｒ ｌ ０ Ｍｏ Ｖ Ｎ ｂ Ｎ材料性能
Ｚ Ｇ１ Ｃ ｒ ｌ Ｏ Ｍｏ Ｖ Ｎ ｂ Ｎ钢化学成分和力学性能见表 １ 及表２ 。
改 良型 ９ ％Ｃ ｒ 钢
的抗蠕 变钢材 ， 材料 型式包 括管材 、 铸件、 锻件等 ， 被广 泛用
改 良型 ９ ％Ｃ ｒ 钢 的焊接通 常采 用手 工 焊条 电弧 焊 、 Ｔ Ｉ Ｇ
焊、 Ｍ Ｉ Ｇ焊 、 Ｓ Ａ Ｗ 焊接等方法来 实现 ， 由于产品结 构不 规则 ， 只能采用 手工 电弧焊 方法 来实 现。技术人 员通 过焊 接性试 验、 焊接接头力学性能 （ 包 括常温 和高温 ） 测试 、 金相 组织及 硬度检验 等 ， 熟悉 了该材料 的焊 接性 能 ， 掌握 了该材 料 的焊
ＹＡＮＧ Ｆ ｅ ｉ — ｐ ｅ ｎ ｇ ． Ｚ ＨＡＮ Ｇ Ｌ ｉ ｎ ｇ － ｈ ａ
（ １ Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ ， Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ４ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｂ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｉ ｍ ｉ ｔ ｅ ｄ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ｌ １ ０ ８ ６ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
该材料属 于高合金 马氏体钢 ， 除具有较高 的抗 拉强度及屈 服
极 限外 ， 还具有 良好 的抗 高温氧 化和抗 蠕变性 能 ， 同时热 强
于汽轮机 的高温蒸 汽管 道 、 高 中压转 子、 汽 缸及 主汽 阀等部 套 。超临界汽轮机组 主汽阀使用 的 Ｚ Ｇ １ Ｃ ｒ ｌ ０ Ｍｏ Ｖ Ｎ ｂ Ｎ材料就 属于改 良型 ９ ％Ｃ ｒ 钢铸 件 ， 在主汽 阀的生产 过程不可 避免 的
要求 。 关键词 ： Ｚ Ｇ １ Ｃ ｒ ｌ ０ Ｍｏ Ｖ Ｎ ｂ Ｎ铸 件 ； 焊接接头 ； 力 学 性 能
分类号 ： Ｔ Ｋ ２ ６ ６
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ １ － ５ ８ ８ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ ４ ３ ４ ７ ９ － ０ ２
Ｔｈ ｅ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ＺＧ１ Ｃｒ ｌ ０Ｍｏ ＶＮｂ Ｎ Ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｃｒ ａ ｆ ｔ Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ