[发明专利]一种超超临界锅炉高再集箱接管结构及其焊接工艺

说明书

本发明提供一种超超临界锅炉高再集箱接管结构及其焊接工艺，属于电站锅炉技术领域，包括以下步骤：S1.接管材料采用9Cr‑3W‑3Co马氏体耐热钢；S2.接管与高温再热器间的异种钢接头使用镍基焊材ERNiCr‑3(82焊丝)或者ERNiCrCoMo‑1(617焊丝)填充；S3.接管与P92集箱筒体选用与P92钢相匹配的焊材或者与9Cr‑3W‑3Co马氏体耐热钢相匹配的焊接材料；S4.接管与P92集箱筒体采用坡口角接的连接形式。本发明得到的9Cr‑3W‑3Co钢接管部件的使用寿命是现有T92钢接管部件的3倍以上。

技术领域

本发明涉及电站锅炉技术领域，具体涉及一种超超临界锅炉高再集箱接管结构及其焊接工艺。

背景技术

620℃/1000MW超超临界再热机组是我国发电设备由引进国外先进技术到集成创新、自主开发的标志性成果。与600℃超超临界机组相比，发电效率由45.4％提高到47.9％，供电煤耗由283g降至256g，取得了显著的经济和环保效益。再热器是把做过功的低压蒸汽再进行加热并达到一定温度的蒸汽过热器。再热器管内为中压蒸汽，蒸汽比容大、比热容小、流速低(以减小流动阻力)，对管壁的冷却能力差；而且为了保证再热后的温度，减少再热器受热面数量，常布置在烟气温度较高的区域。因此，高温再热器的工况差，管壁容易超温，是620℃超超临界再热机组的关键高温部件，一般采用蠕变强度高和抗高温蒸汽氧化性能优的高等级奥氏体耐热钢，如Super304H、HR3C钢等。

连接高温再热器和集箱的接管是620℃超超临界再热机组的薄弱环节。为了防止集箱管座出现热应力失效，接管不宜选用与高温再热器材质相近的奥氏体耐热钢，宜采用与SA-335P92集箱材质相近的马氏体耐热钢材料。这给接管的设计提出了很大挑战。一方面由于620℃机组的高再集箱出口蒸汽温度达到623℃，对接管材料自身的抗高温蠕变性能提出了更高的要求；另一方面，随着蒸汽温度的升高，马氏体耐热钢接管与奥氏体耐热钢高温再热器相焊组成的异种钢接头发生早期失效的风险明显增大。

目前锅炉厂一般选取T92马氏体耐热钢作为集箱出口接管材料，然后将T92接管与Super304H或者HR3C等奥氏体耐热钢再热器用焊接方法连接起来。这种设计在运行中存在很大的安全隐患。因为当高再集箱出口蒸汽温度达到设计值(623℃)时，T92接管的金属温度将超过640℃，明显超过了《锅炉安全技术监察规程》中T92管材规定的安全使用温度630℃，也较接近T92钢的最高使用温度650℃。为了减少风险，锅炉厂在结构设计上缩短了接管长度(缩至80mm左右)。然而，由于接管数量多(1200个左右)，这种短接管结构造成焊口部位的间隙很小，给机组监督带来极大的困难，并且一旦发生失效，修复是非常困难的，只有更换集箱，会造成巨大的经济损失。一些电厂出于安全性考虑，采了降参数运行的保护措施，但牺牲了机组运行的经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超超临界锅炉高再集箱接管结构及其焊接工艺，解决现有技术中620℃机组的高再集箱出口蒸汽温度达到623℃，马氏体耐热钢接管与奥氏体耐热钢高温再热器相焊组成的异种钢接头发生早期失效的风险大的技术问题。

本发明公开了一种超超临界锅炉高再集箱接管结构焊接工艺，包括以下步骤：

S1.接管材料采用9Cr-3W-3Co马氏体耐热钢；

S2.接管与高温再热器间的异种钢接头使用镍基焊材ERNiCr-3(82焊丝)或者ERNiCrCoMo-1(617焊丝)填充；

S3.接管与P92集箱筒体选用与P92钢相匹配的焊材或者与9Cr-3W-3Co马氏体耐热钢相匹配的焊接材料；

S4.接管与P92集箱筒体采用坡口角接的连接形式。

进一步的，所述9Cr-3W-3Co马氏体耐热钢为G115、MARBN或SAVE12AD钢(ASME牌号为T93钢)。

进一步的，所述接管长度为100-200mm。