200WM发电机组锅炉汽包裂纹焊接修复

摘要：本文通过对朝阳发电厂#1 HG670/140-I型燃煤锅炉汽包裂纹原因进行分析，针对缺陷的实际情况制定焊接修复方案，采用合理、有效的焊接及热处理工艺措施，得到了较理想的修复结果，确保机组的安全稳定运行，同时也为现场汽包焊缝裂纹补焊修复提供了重要的实践经验。也为国内同类机组同类缺陷的焊补提供了借鉴。

关键词：汽包；裂纹；补焊工艺

Abstract: In this paper, the causes of crack of coal-fired boiler drum in Chaoyang Power Plant #1 HG670/140-Iwere analyzed, according to the actual situation of defects making welding repair scheme, the measures of welding and heat treatment process is reasonable, effective, restored the ideal, to ensure the safe and stable operation of the unit, but also provides important experience as the crack of welded seam spot welding repair. Also provides a reference for the similar domestic units welding defect repair.

Key words: drum; crack; welding process

中图分类号：P755.1文献标识码：A 文章编号：

1 引言

朝阳发电厂1号机组为我国自行设计制造的第一台200MW中间再热式高温高压火电机组，其锅炉为哈尔滨锅炉厂自行设计制造的第1台HG-670/140-I型燃烧褐煤,一次中间再热的超高压自然循环锅炉，于1972年12月投产运行，至2008年5月，累计运行24万余小时，启停354次。汽包材料为14MnMoV。汽包内径为1800mm，筒体长度为23.4m，筒体壁厚为80mm，汽包工作压力为15.3Mpa，饱和蒸汽温度343.7℃，汽包封头为球形，人孔门尺寸为Φ400mm。

2 缺陷情况

2008年5月，1号机组扩大性小修期间，东北电力科学研究院有限公司对我厂1号炉汽包筒体全部环焊缝和纵焊缝进行了超声波检验，检验结果发现南侧数第3条环焊缝热影响区和第12条环焊缝热影响区均有裂纹缺陷，按JB/T4730—2005评定该2条焊缝均为III级。裂纹具体长度为：南侧数第3条环焊缝有2条裂纹，裂纹长度分别为590mm和150mm；南侧数第12条环焊缝裂纹长度为750mm。它们的具置见图一。

图一缺陷及开槽部位示意图

3 缺陷形成原因分析

锅炉汽包直径和壁厚都比较大，由于锅炉在启停过程中，较快的升压、降压速度会使汽包材料所承受的机械应力发生很大的变化；同时，较快的升温、降温速度又会是汽包内外壁面、上下壁面产生较大的温度差异，导致金属材料产生很大的热应力，而且应力变化幅度也较大；频繁交变的机械应力和热应力将使金属材料产生的疲劳损伤增大；同时使微裂纹在薄弱处萌生、扩展并逐步增大形成裂纹，直至断裂。我厂1号机组设计寿命为10万小时，汽包用14MnMoV材料是一种脆性较大的材料，汽包运行到24万小时时发现疲劳裂纹应该是正常的。

4 缺陷处理

用动力铣床从外壁加工坡口，槽两端采取斜坡过渡，斜坡角度取30°，槽底部呈圆弧状。对加工完的坡口进行渗透检验，确定裂纹已挖除干净。开槽部位及尺寸分别见图1和表1。

表1

由于缺陷深度接近或超过板厚的50%，必须进行挖补处理，经研究决定，朝阳发电厂委托辽宁电研科技有限公司对1号炉汽包裂纹进行挖补处理，经反复研究讨论，制定了对1号炉汽包裂纹处理的方案并予以实施。

5补焊工艺制定

5.1 焊前准备

汽包外壁用硅酸铝毡保温，保温层厚度不小于80mm。在汽包内装置加热元件，焊前对汽包预热至200～250℃。施焊过程中层间温度控制在200～400℃。焊条J607按规定温度进行烘干，施焊时装在80℃-110℃保温桶内，随用随取。施焊焊工均持有相应钢材及焊接位置的焊工合格证。

5.2 焊接过程

焊接时，严格按照DL/T734-2000及辽宁电研科技有限公司提供的焊接工艺评定报告要求进行。焊条牌号为J607，焊条化学成分及机械性能见表2；母材化学成分及机械性能见表3；焊接电源为ZX7-400；焊接工艺参数见表4。

表2焊条熔敷金属化学成分及机械性能(符合GB/T5118-95)

表3母材化学成分及机械性能(符合GB713)

表4 焊接工艺参数

焊接时注意事项:

（1）采用多层多道焊法，在保证熔合良好的情况下尽量采用较快的焊接速度。每道焊缝的宽度不大于焊条直径的3倍，厚度不大于焊条直径加1mm。

（2）焊接时每层道间接头均错开，收弧时将熔池填满，焊完每层后将焊渣清除干净。

（3）除表面层外，每焊完两道进行一次锤击，锤头呈圆弧状，锤痕密布。

(4) 在修复过程中，发现焊接缺陷应及时处理。

(5) 焊接过程中严禁在汽包表面引弧，试验电流或随意焊接临时支撑物等。

(6) 开槽全部焊满经冷却至室温后，按JB/T4730-2005对补焊部位进行了超声波探伤，Ⅰ级焊缝为合格。

6 整体热处理

采用内热式整体加热，经计算和考虑实际情况，取加热功率670KW，总电流1100A，三相380V，50Hz。单根加热器功率为28KW，总电流为127A，直流电阻为1.73欧姆。

6.1 内加热器支架的设计安装

汽包总长23400mm，平均1000mm距离安装一个支架，内装二层，共40根支架。下层支架距汽包底部400mm，上层支架距汽包底部680mm。内支架材料为8号槽钢，采用高温瓷管绝缘。

6.2 内加热器的布局及安装

汽包整体加热共安装24根电阻加热器，沿汽包长度方向，分二段布置，每段12根，分二层放置在支架上，电源线用不锈钢管由两端人孔门引出。

6.3 总电源盘设计

电压为三相380V，50Hz，在1000KVA变压器上接3根3×120＋1×50mm2橡胶套电缆，连接在现场8个600ACJ型空气开关上，分别控制汽包内24根电阻加热器。

6.4 温度监控

6.4.1温度监视：为监视汽包加热器的温度变化情况，在汽包长度方向上选两端和中间共三个截面，在每个截面呈三角形在内、外壁上各安装3支热电偶，总计安装18支热电偶进行测温，见图2。

注：图中1～9为内壁测温点，10～18为外壁测温点。

6.4.2 温度控制：靠合、拉开关使电阻丝（或某一局部电阻丝）通、断电来控制升、降温速度和汽包各部温差。

6.5 热处理温度

6.5.1热处理温度：620±15℃，恒温4h；

6.5.2加热和冷却速度：1.0-1.5℃/min；

6.5.3 加热、冷却和恒温时内外壁对应点温差不大于50℃，环带内任意两点温差不大于80℃，轴向温度梯度不大于100℃/100mm。

7 热处理后质量检验

7.1 对补焊区进行了超声波检验，质量Ⅰ级焊缝，合格。

7.2 对汽包母材、原焊缝及补焊焊缝进行了硬度测量，分别见表5、表6和表7。

表51号炉汽包整体热处理前后焊缝硬度测量值

表6 1号炉汽包整体热处理前后母材硬度测量值

表7 1号炉汽包补焊焊缝热处理前后硬度测量值

表81号炉汽包热处理前后挠度测量

注：表中数据为以南、北两侧汽包人孔门下端面至汽包底部内壁之间的距离。

8结论

通过对缺陷修复处理后，机组经过一年多的运行，2009年利用机组检修时间，对上述缺陷部位再次进行了超声波探伤检验，结果未发现任何缺陷，说明了缺陷修复达到了预期效果，证明我们采用上述方案对缺陷的处理是完全可行的，也为我们及兄弟单位今后处理类似缺陷提供了参考。

参 考 文 献

[1] 在役电站锅炉汽包的检验、评定及处理规程 DL440-2004.北京：水利电力出版社，2004

[2] 火电厂超期服役机组寿命评估技术导则 DL/T654-1998.北京：中国电力出版社，1998

[3] 火力发电厂锅炉汽包焊接修复技术导则 DL/T734-2000.北京：中国电力出版社，2001

[4] #1机组锅炉汽包检验报告. 报告编号： SC-JSS-048-2008

[5] #1号锅炉汽包超标缺陷处理及无损检验报告. 报告编号：SC-JSS-047-2008

作者简介

郭维和，男， 1966年7月生人，1987年7月毕业于东北水利水电专科学校，机械制造工艺及设备专业，本科，工程师，现任国电电力朝阳热电有限公司工程建设部压力容器管理专责，主要从事电厂压力容器管理和金属监督工作；