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1、660MW超超临界机组安装中的焊接技术质量管理经验总结徐继辉安徽电力建设第一工程公司 安徽省合肥市长江西路669号 230088摘要：本文从超超临界机组中使用的新型钢种的焊接工艺、电站锅炉安装中的焊接施工过程控制、施工中取得的经验和遇到的问题等角度对安徽华电芜湖电厂一期工程#2机组安装中的焊接施工技术质量管理情况进行了系统的分析和总结。为同类型机组施工提供一些参照，供从事火电基建施工焊接技术管理的人员交流探讨。关键词：超超临界 焊接 技术质量管理1.工程概况安徽华电芜湖电厂一期工程为2660MW超超临界燃煤发电机组，同步配套建设全烟气脱硫装置，并预留脱硝装置空间。锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司
2、生产，型号为HB2060/26.15/605/603。汽轮机为东方汽轮机厂产品，超超临界一次中间再热，三缸四排汽，单轴凝汽式。笔者所在单位负责该工程B标段即#2机组主体安装施工，施工涉及20G、SA-106C、SA-210C、15CrMoG、SA-335P12、12Cr1MoVG、SA-335P22、WB36、Super304H、SA-335P91、SA-213T91、SA-335P92、SA-213T92等钢材的同种或异种钢对接，锅炉安装共有大、中、小口径焊口58205只：其中省煤器系统焊口4381只，水冷系统焊口29226只，过热器系统焊口12023只，再热器系统焊口8575只，连通管道、
3、端盖和杂项管道焊口4221只，受热面管屏拼缝共计焊缝长度约为55000米左右。2.施工中采用的焊接工艺该工程中管道焊接主要采用手工钨极氩弧焊或着手工钨极氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的焊接方法施工，钢结构及管屏拼缝焊接主要采用手工电弧焊或者熔化极二氧化碳气体保护焊的焊接方法施工。鉴于常用材料采用上述施工方法的焊接工艺在各电力施工企业中已经基本成熟，本文着重阐述几种超超临界机组中涉及的新型耐热钢和不锈钢材料的焊接工艺以及受热面管屏拼缝熔化极二氧化碳气体保护焊工艺的实践情况。2.1 T/P92钢材的焊接工艺2.1.1 焊接方法该工程中涉及现场焊接施工的P/T92材质的焊口项目主要有末级过热器出口管屏接
4、集箱、末级过热器出口集箱、主蒸汽管道和高温再热蒸汽管道及高低压旁路的部分管道。根据工艺评定及现场焊口位置，末级过热器及薄壁疏水管采用全手工氩弧焊方法焊接，其它项目采用手工氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的方法焊接。2.1.2焊接材料焊材选择钢芯过渡的焊接材料，焊丝为MTS616-ER90S-G，焊条MTS616-E9015-G；氩气纯度99.99%；钨极选用铈钨棒，规格为2.5mm。2.1.3焊接设备逆变焊机，PNE13-400型。2.1.4施工控制要点施焊前，检查坡口及焊口组对情况，发现裂纹、砂眼或尺寸偏差值等超过规定时，应及时提出，待消除缺陷，校正偏差，符合规定后，方可进行预热。大口径管道在焊接
5、前对母材坡口进行硬度和着色检验。大口径焊口焊缝背面充氩保护气室采用可拉出的堵板，堵板中间为保温棉，在预对口之前把焊口两侧堵板及充氩皮管设置好。小口径全氩焊接焊缝背面充氩保护气室采用可溶纸封堵，冲氩采用自制扁铜嘴插入坡口内进行。小口径全氩焊接采用火焰预热方式，用红外测温仪进行测温。大口径管道预热方式采用电加热的方式进行。根据不同管径定做对应尺寸加热片。大口径管道定位焊用的焊接材料、焊接工艺、焊工和预热温度等与正式施焊时相同，点焊采用氩弧焊方法，点焊位置沿周向均匀分布； 焊后热处理采用电加热，施工中应密切注意加热块和测温点的布置P92大口径管道热处理工艺曲线实例T92小口径管道热处理工艺曲线实例2
6、.2 SUPER304H钢的焊接工艺2.2.1 焊接方法该工程中高温再热器安装焊口共有Super3O4H材质焊口1750只，其中规格为63.54mm的焊口420只，规格为604mm的焊口1330只。根据工艺评定及现场焊口规格，确定采用手工钨极氩弧焊方法焊接。2.2.2 焊接材料选用TGS-82镍基焊丝，规格为2.4mm；氩气纯度99.99%；钨极选用铈钨棒，规格为 2.5mm。2.2.3焊接设备逆变焊机，PNE13-400型。2.1.4施工控制要点坡口的形式为单“V”型，坡口角度6070，钝边0.51mm，间隙23mm。管口在组对前应对母材内外壁每侧 1015mm范围内的所有水、漆、锈等清理干
7、净，直到发出金属光泽。尤其是外层氧化膜打磨干净。焊缝背面充氩保护气室采用可溶纸封堵，冲氩采用自制扁铜嘴插入坡口内进行。焊接过程中，要保证层间温度在100以下。2.3管屏拼缝二氧化碳气体保护焊工艺2.3.1焊接方法该工程中管屏拼缝主要分布于水冷壁、水冷壁延伸墙、后烟道包墙及顶棚管等炉墙部件管屏上，管屏拼缝材质为15CrMo，板厚8-10mm。根据工程量和施工工期要求选择在受热面组合过程中采用熔化极二氧化碳气体保护焊方法完成大部分管屏拼缝焊接工作。2.3.2焊接材料使用的焊丝为TWE-811B2焊丝，规格为1.2mm。2.3.3焊接设备NBC-500型二氧化碳气体保护焊机。2.3.4施工控制要点尽
8、量使焊缝在较小的拘束度下焊接，尽可能不用刚性固定方法控制变形，以免增大焊接拘束度。采用合理的焊接顺序：先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝，先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小的能自由收缩的焊缝。减小焊缝尺寸：焊接内应力由局部加热循环引起，因此，在满足设计要求的条件下，不应加大焊缝尺寸和层高，要转变焊缝越大越安全的观念。施工中应注意焊接冷裂纹的预防与控制。3.施工过程控制中的管理经验3.1充分做好施工前的管理策划和技术准备超超临界机组安装中焊接施工的工作量大、钢种多，所涉及的新型耐热钢和不锈钢在焊接工艺上都或多或少的同传统的普通耐热钢或者不锈钢有所区别，且往往都涉及到工艺的细
9、节。因此施工单位在施工前务必要做好充分的管理策划和技术准备。从施工资源的准备到工艺评定试验等技术方案要逐一落实。如果是首次参与超超临界机组施工的单位，还要做好对首次接触的钢材的相关文献资料的收集和消化工作，对于可选择的焊接工艺进行合理的比对试验和优化，必要时可以寻求相关的研究机构和高校的技术支持。3.2把施工方案的执行落到实处是保证焊接工程质量的关键随着科技的发展，信息传递效率也越来越高，对于电力基建施工单位来说无论多新的工艺都已经不再有所谓的秘密可言，所以焊接工程质量的最终结果关键看施工过程中能否严格的执行既定的合理施工方案，笔者结合华电芜湖电厂一期工程的施工，提出以下重点控制环节：3.2.
10、1做好设备母材和焊接材料的复检工作目前国内超超临界机组建设越来越多，相应设备的生产往往供不应求，很多新型钢材在我国还依赖于从国外进口。所以对于设备母材和焊接材料的复检工作在超超临界机组安装施工中就显得尤为重要。要保证好的焊接质量首先要确保母材和使用的焊接材料能够满足设计和施工要求。在芜湖工程施工中笔者所在单位对所有中大口径的高合金焊口母材进行了表面着色复检，避免了多处因母材存在缺陷而可能产生的质量隐患。对于进场的焊接材料从进货渠道开始严格控制，逐批进行现场熔敷金属的合金含量复检，采用便携式氩气纯度分析仪对工程中使用的氩气进行纯度复测，确保了焊接材料质量的稳定可靠。3.2.2工艺执行中关注人的因
11、素电力安装中的焊接施工绝大部分工艺都是手工操作来执行，因此人的因素的重要性不言而喻。但是这里所指的人的因素绝不仅仅是指焊工的技能水平，还包括各级技术质量管理人员的责任意识和知识储备。只有对所承担的工程中涉及的各种钢材的焊接工艺有了充分正确的认识，才能促使技术和质量管理人员了解到严格执行工艺的重要性，只有质量技术管理人员将严格执行工艺纪律的思想落实到实际工作中，实际施工的人员才能够切实的把施工工艺执行到位。当然，对于一部分施工人员，尤其是有了一定的施工年限和经历，习惯了粗放型的施工模式的施工人员，针对新钢种、新工艺的适当培训和操作训练也是必不可少的。3.2.3注重对施工过程中统计数据的分析在工程
12、施工中每天都会有很多统计数据产生，施工焊口数量统计、不合格焊口统计、缺陷产生的类型统计等等。充分利用这些统计数据，按人员、按焊接位置、按钢种从不同的角度对这些数据进行分析可以帮助技术管理人员发现问题，分析原因，进而找到解决问题的最佳方案。需要强调的是，这种对于统计数据的分析一定要及时，否则等工程竣工后再对着一大堆数据进行分析即便找到了原因和解决办法也只能等到下一个工程中应用了。这就要求在工程施工中施工与焊接质量的检测和试验一定要保持同步，对于焊口数量较大的超超临界机组来说这一点更是显得十分重要。3.3超超临界机组安装施工中面临的难点和值得探讨的问题超超临界机组安装中的焊接施工遇到的困难和值得探
13、讨的问题不仅仅是新钢种的焊接工艺问题，通过华电芜湖一期工程的实践笔者总结出以下问题希望引起大家的关注和探讨，虽然这些问题有些在该工程中我们采取了一些办法加以解决，达到了工程设计的要求，但是这些方法并不是最根本和最优化的方式，而且花费了大量的额外的资源投入。3.3.1设备制造时预留的安装焊口位置应当充分考虑现场安装的特点这个问题不仅在超超临界机组中存在，只不过由于超超临界机组中新型钢种对于焊接工艺规范的要求更为严格所以才显得更加突出。建议设备生产厂家在设计时多关注两个问题：第一是减少或避免现场异种钢接头的数量，尤其是奥氏体与高合金马氏体异种钢的接头；第二是中大口径高合金焊口的两侧要保证满足热处理
14、规范的加热宽度。3.3.2 目前对于中大口径焊口的热处理加热方式存在着一定难以克服的弱点目前大多数施工单位采用的热处理加热方式都是采用陶瓷加热片，在现场施工中对于中大口径焊口的内外壁温差相信很多人也都在关注，笔者认为这是采用此种加热方式不可逾越的问题，虽然延长恒温时间可以在一定程度上使问题得到解决或者缓解，但是从根本上我们还是呼吁能够有更好的方法替代这种我们一直以来采用的加热方式，当然前提是新方法应该能够适用于施工现场的复杂环境。3.3.3管道内充氩保护的方法值得进一步研究对于小口径管道目前很多施工企业都在采用的将蜂窝状扁铜管直接从焊口处深入管子内部，这样的充氩方式保护效果是很好的，但是造成的
15、弊端就是在焊缝的收口处容易出现内凹坑和未熔合现象。而对于大口径管道安装中的最后一只焊口的充氩保护气室，每个施工单位或许都有自己的做法，但或多或少都会在管道中留下东西。所以笔者认为这是值得焊接技术人员进一步研究的一点。4.结语通过华电芜湖一期工程焊接施工的实践，笔者所在单位在超超临界机组焊接施工中取得了一定的成绩和实践经验的积累。该工程中焊接专业申报获得国家级工法一项、获得省级科技进步奖一项、获得省电力公司群众性科技创新奖一项、发布全国性QC成果一项。工程从锅炉水压试验到完成168小时试运行期间现场安装施工焊口未出现任何问题，得到了业主和监理等相关管理方的高度认可。参考文献1范长信等 超超临界机组锅炉用新型耐热钢的焊接 电力设备 2006年4月 第7卷第4期 2张佩良，张信林电力焊接技术管理 中国电力出版社 2005年6月作者简介：徐继辉，男，1981年2月出生，安徽电力建设第一工程公司焊接专业公司技术人员，助理工程师，一级建造师，主要从事火电基建施工焊接专业的技术管理工作。通信地址：安徽省合肥市长江西路669号。电话：13965140692。电子信箱：xujihui1981
