锅炉压力容器和管道用钢的新发展

锅炉压力容器和管道用钢的新发展

冯磊

昆山市鑫龙工业设备安装有限公司江苏苏州215300

摘要：在当今经济飞速发展的背景下，工业上对于锅炉的使用要求越来越高，得力于国内外相关技术的发展，锅炉对钢材、压力容器等的参数要求也在大幅提高，在其实际应用范围不断扩展的情况下，对于这些组件之间的焊接技术要求也不断提高。本文将以焊接从业者的视角，在锅炉、管道钢、压力容器，先进的焊接技术和焊接自动化、机械化等方面来进行展示说明。

关键词：压力容器；管道焊接；材料；方法

一、锅炉中压力容器钢材选择

在工业使用的设备中，锅炉是设备运转、能量转化的一个重要关键点。必须要求锅炉所选用的制造材料能耐高压和高温，否则使用的锅炉无法完成高效的能量转化，无法满足工作生产，使得效率底下。当前选用作为锅炉压力容器焊接的材料主要分为三类：

1、耐高温

由于锅炉工作环境极端，抗温差要求很高，因此获得美国ASME材料标准的铬含量高于2%的Cr-Mo钢或多组元的CrMoVTiB钢是必须要选用的材料。其他应用领域也在频繁使用这类钢材，此钢材在美国钢材料标准中编号为A213-T24，有着低含碳量（低于0.10％），低含硫量（低于0.010％）的特点，因此不但容易焊接，而且无需预热。

2、耐高压

锅炉压力容器工作特点除了高温，还有高压，其内部压力与温度成正比，例如一般锅炉内温度到500－600摄氏度时，其内压力可达到370bar，蒸汽温度超过临界时，如达到700摄氏度以上，此时内部压力将超过370bar，水冷壁的温度也很可能越过600摄氏度的高温。所以在焊接材料选择上，9％Cr或12%cr的马氏体耐热钢是首选。它们对工艺和后期热处理要求十分严格，必须按特殊的措施实施处理，才能保证焊接效果。

3、耐腐蚀与抗氧化能力

从环境保护的角度考虑，锅炉运转效率越高，其排放烟气中的NOX，CO2，SO2等含量也会减少。因此高参数高性能的超特临界锅炉是未来的发展方向，但同时，在高温工作时，这些排放的废气会与钢材发生氧化或腐蚀作用，降低锅炉使用效率和寿命，甚至引起故障，造成损失。因此国际上针对超特临界锅炉的关键部位选材，多优先选择改进型9－12％Cr马氏体耐热钢，以便提升钢材耐腐蚀和抗氧化性能。

二、管道使用钢材的选择

与锅炉选择钢材原则有些不同，管道的主要作用是输送生产中产生或锅炉内产生的气体，除了烟尘，水蒸气以外，还含有SO2，CO2，CO，NO2等污染气体。这些气体都含有腐蚀、高热、高污染的特性，因此对于管道用材选择需注意如下几点：

1、封闭性强

为防止锅炉运行中产生的有害气体泄露，管道必须进行密闭焊接，这要求进行焊接的钢料必须具备良好的焊接能力，低硫、低碳的微合金钢是首选，经过热力学处理的微合金钢能够在焊接时迅速融化，并连接在一起。我国常采用的钢种为相当于我国标准钢号L555的最低屈服强度达到555Mpa的X80型最高级别强度材料。

2、耐腐蚀性

与锅炉压力容器类似，管道运送的气体中，存在大量高腐蚀性的气体，如SO2、NO等，高温下极易发生氧化反应。但与锅炉压力容器不同之处：管道选择材料时，更强调能保证焊接质量的种类，同时对焊接工人的技术也有不小的要求，这是为了确保锅炉工作时气体不会外泄。

3、耐高温性

锅炉燃烧时会排出大量高温高热的气体，成分主要是水蒸气，在进入管道后，最高温度可达到7－800摄氏度。因此为确保将温度影响降到最低，管道选材需选择耐高温的奥氏体耐热钢。

三、锅炉压力容器与管道钢材焊接方法

1.锅炉双面脉冲焊接法

我国一些工厂开始采用自动焊接技术——新型膜式水冷壁管屏双面脉冲MAG进行设备焊接，该技术能够有效利用锅炉热能，并且在焊接过程中节省材料，它的特点是从正反两个方面运用多个MAG焊头同时进行焊接。它能使得在焊接过程中发生的焊接变形相互抵消。焊接设备的性能越好，质量越高，则管屏焊接焊缝质量就越稳定，合格率越好。

2.锅炉受热面对接焊接法

当锅炉性能逐渐提升时，锅炉再热器，受热面等部位的数量以及厚度都在增长，我国采用国外先进技术——热丝TIG自动焊接机来应对这一情况。该技术的原理是在独立固定电压交流电源的供电的条件下，将填充丝送入焊接熔池，同时电阻加热到650－800摄氏度，加速填充丝熔化，其熔敷率与相同直径的MTG焊法的熔敷率十分接近。

3.厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊

厚壁容器纵环缝的窄间隙埋弧焊法是在1985年从瑞典ESAB公司引进的，最早的一台窄间隙埋弧焊系统应用在哈锅。近20年来，已经在我国各个大型锅炉、重型机械制造厂、化工机械等地使用。实际的生产数值表明，这种具备优质、高效、低耗的焊接方式，确实适合厚壁容器对接焊，是一种很好的选择。

参考文献：

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