600MW超临界锅炉受热面焊口焊接工艺探讨

摘要：本文对600mw超临界锅炉受热面部分焊口的焊接特点进行了分析，并有针对性地给出确保质量和工程进度的具体工艺措施，为此类型锅炉受热面焊口焊接施工提供借鉴。

关键词： 受热面焊口 焊接特点 工艺措施

1、600MW超临界锅炉受热面焊口组成

1.1主要包括：水冷壁系统，过热器系统，再热器系统，省煤器系统及吊挂管等小口径焊口，焊口总数约40000只。

2、受热面部分焊口的焊接特点及其采取的焊接措施

2.1水冷壁系统焊口

2.1.1焊口数量大，约占整个受热面管子焊口数量的40％，达到16000余只；管道材质为合金钢，钢号为SA213-T12，相当于国内15CrMo，焊接施工周期长，贯穿于整个水压前焊接施工。采取措施：紧抓岗前培训；新上焊工前三天工艺执行及质量情况技术质检人员要盯住；焊口质量缺陷要及时分析原因，制定防范措施并落实；制定高压焊口结算办法，提高焊工积极性。

2.1.2由于厂家设备所带的鳍片焊缝延伸至焊口坡口处，焊前不将其打磨掉，焊接过程中会导致厂家焊缝中的气孔渗入到焊口焊缝中，造成焊口缺陷超标。采取措施：对口前技术质检人员注意检查此种情况，必须令安装工将焊口坡口两侧各不小于15mm处的厂家鳍片焊缝打磨掉，方能点口焊接。

2.1.3根据设计情况，锅炉标高47米以上至水冷壁上集箱为垂直管屏，47米以下为螺旋水冷壁，中间由中部集箱过渡。水冷壁中部集箱（共有4只）管座共有三部分，左右两部分（吊焊）与垂直水冷壁连接，上面部分（横焊）与螺旋水冷壁连接，共由1316根散管组成。如果外部散管焊口先安装完毕，将焊工的视线拉长，致使内部横焊口位置困难。采取措施：焊前专工、班长必须参与此部分焊口的安装顺序方案制定，提前联系安装部门；优先采用地面组合焊接方式，并采用全氩工艺进行焊接。最好能将三部分散管全部与垂直水冷壁组合焊接完毕，最低限度要将横焊口这一部分及外侧焊口这一部分组合焊接完毕，将大大减少高空安装焊接时的难度。

2.1.4垂直管排采取地面组合时，一般将几片小管排拼缝焊接完后形成一大片管屏吊装，高空安装时如何确保大管屏对口时焊接间隙合适以及整个管屏焊口不出现折扣现象，是焊接施工的一个难点。采取措施：水冷壁大片管屏高空对口焊接时，焊前一定要将整排焊口提前拉起来检查一下对口间隙，力求所有焊口所留间隙均匀方能开始点口；点口时必须采取多人多档、分段、同时点口，决不能采取从一端开始点口的顺序，且点口时需先点间隙小的，方能保证间隙合适。点口完毕焊接时顺序和点口一致，两人对烧，避免出现折扣现象。

2.2过热器系统焊接特点及其采取的焊接措施

重点介绍末级过热器焊口：此部分焊口全部集中在小集箱上，共60个小集箱（入口30个，出口30个），每个小集箱上下两层布置，每层管子共10只焊口，管子左右间距62.3mm，管子上下间距仅为70mm，共1200只焊口，焊接位置困难，且材质均为SA213-T91，规格Φ44.5×8，焊接性差，焊接工艺要求高。焊后须进行热处理，管排形式的焊口热处理效果控制也是一个难点。焊口返修受位置限制，也是一个难点。

2.2.1针对“4个难点”之一“焊接位置困难”所采取的措施：

①所有焊口采取地面组合方式，改善了焊接环境，对于热处理质量也得到更好的保证；

②均采用全氩工艺焊接，降低了焊口困难位置系数，确保了焊口的焊接质量。

③优化焊接方案，进一步降低焊口困难系数：每个小集箱上下两层共20只焊口，每天可安排一个焊工施焊，从一端开始，上下2只焊口依次排列施焊，由于考虑到上下焊口的间隙较小，上面一只焊口的仰焊和下面一只焊口的平焊存在困难，所以先焊上面1只焊口，将困难留给下面焊口的平焊位置，相对比较好克服，避免了出现接头未熔合缺陷；

2.2.2难点之二：T91焊口的焊接，由于焊丝铁水粘稠，焊道不容易烧厚，因此气孔缺陷一般不出现，常见的缺陷有四种：裂纹（大多发生在收弧处）、根部氧化（充氩效果不好）、未熔合（接头处）、内凹。采取以下措施：

①根层打底时基本上不摆动，间隙过大时可采用内加丝方式，避免内凹；背部一定要充氩保护，并确保充氩效果良好，避免根部氧化。充氩方式为从小集箱联络管的管座上充氩，即可保证充氩效果，又可节省氩气，具体操作：首先焊前用水溶纸揉成团紧紧的塞在管排一侧所有焊口的管道里（小集箱一侧管道无需塞），塞的位置距焊口中心线必须是300－400mm，目的是确保焊口热处理后水溶纸完好，便于焊口返修时内部充氩；第二步将氩气皮带从小集箱联络管管座中伸入充氩，小集箱联络管管座的封堵可利用厂家带来的封堵端盖，氩气皮带从端盖中间伸入到小集箱；第三步是开始对口点口焊接，先用胶带将每个焊口的坡口外侧进行封闭，点口及打底焊接时揭开一点，可保证充氩效果。注意的是，点口之前要注意检查管道充氩效果，用打火机的火焰靠近坡口处试验，若打火机火焰熄灭则证明里面充氩效果良好。为保证焊接质量，充氩过程必须伴随整只焊口焊接的全过程。

②焊丝收弧时一定要将弧坑填满缓慢离开熔池，建议焊机使用高频（高频熄弧衰减时间不能调的太长，建议在2－3秒范围即可）；注意对收弧处进行打磨，防止出现弧坑裂纹和接头未熔合缺陷；

③施焊时要严格控制热输入量，一般在20~25KJ/cm范围之内，焊接速度比一般的合金材质要加快，控制层间温度200－300℃，尤其注意避免接头重合（重合之处层间温度必定高），焊接时注意接头错开；

④焊前注意预热时火焰加热的效果，可用测温笔或红外线测温仪进行控制，确保达到150－200℃再开始焊接；

⑤由于一只焊口焊完后不能第一时间热处理，因此可用保温棉对其进行绑扎缓冷，防止冷却速度过快引起裂纹缺陷；

⑥焊材的选择：T91焊材粘稠性越大，焊接手法不易控制，如德国蒂森的焊丝和日本神钢的焊丝比较，后者粘稠性相对较小，铁水比较流畅，有利于加快焊接速度，对于控制层间温度和接头熔合方面有利，更有利于防止缺陷的产生；

2.2.3难点之三：对于T91此类型焊口的布置形式，管道之间的间隙较小，无法采取单个焊口绑扎热处理的措施，只能采取用整片加热片绑扎缠口处理的方式：

①用整片加热片绑扎缠口，加热片的固定是关键，尤其是仰焊部位的加热片固定，加热片可用铁丝吊在每个管子上进行固定。管子之间的间隙要用保温棉塞住，防止热量散发太快。

②热电偶的布置，要注意布置在有代表性的接头上，如中间的焊口（此处加热片容易搭拉，引起处理温度不够）、最靠边上的焊口（加热面积最大，易造成过热处理）。

③热处理后注意检查热处理效果：首先检查热处理记录曲线是否正确；再看一下处理的颜色和加热的长度是否均匀，个别的有差异的可以抽查硬度值进行确认。

2.2.4难点之四：焊口返修位置受到限制，采取措施：

每个小集箱20只焊口全部焊接完毕后，处在中间的10只焊口（即上层5只的仰焊位置，下层5只平焊位置）一旦有缺陷，磨光机砂轮片无法塞进去，内磨机的钢磨头也无法磨到缺陷，因此缺陷无法清除掉。采取的办法有两个：一个是直接将整只缺陷焊口锯掉重新对口焊接；另一个是制作专门的小砂轮片（直径30－40mm），替代钢磨头装配在内磨机上，可以很轻松的清除掉缺陷。（注：以上所述“管子间距”指的是管子外壁之间的距离）

3、质量检验及焊缝返修

3.1探伤检验工作必须注重时效性。对完工的焊接项目，探伤工作必须“跟得上，反馈信息及时”，才能更有利于焊接质量工作的监督、改进和提高。

3.2 返修焊口时，当确认焊接缺陷已消除后，必须按照正常焊接工艺规定填补。

3.3 T91/P91材质的焊口返修一般不得超过两次，否则应割掉重新对口焊接。

3.4返修焊口须作100％检验合格。

4、结论

目前我国电力工业迅速发展，工业锅炉的发展方向向着燃煤效率高、环保型、高参数超临界、超超临界锅炉发展。研究其受热面焊口的焊接特点，在保证质量的前提下满足紧缩的工期要求，对电建企业来说必将带来预期效益。

参考文献及技术文件

1、《焊接手册》（第2卷“材料的焊接”）机械工业出版社出版

2、《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869-2004）中华人民共和国发展和改革委员会