电厂锅炉管道焊接存在问题及对策

摘 要

摘要：结合工程实例，对大型电厂锅炉安装中管道焊接存在的问题、解决方法、焊接质量的保证措施进行了探讨，对制造、安装单位提出了建议。关键词：电厂锅炉安装；管道焊接；无损探伤Prob
摘要：结合工程实例，对大型电厂锅炉安装中管道焊接存在的问题、解决方法、焊接质量的保证措施进行了探讨，对制造、安装单位提出了建议。
关键词：电厂锅炉安装；管道焊接；无损探伤
Problems and Countermeasures in Welding of Boiler Pipe in Power Plant
CHEN Qi-feng，WANG Hong-xia
Abstract：Problems，solutions and quality assurance measures in pipeline welding in installation of large power plant boilers are discussed with a project. Suggestions for manufacturing and installation units are made
Key words：installation of power plant boiler；pipeline welding；nondestructive inspection
    近年来，随着国民经济的快速发展，电力的需求量越来越大。电力行业在向大机组、大容量发展，应用的新技术、新材料、新工艺越来越多，逐步向亚临界、超临界、超超临界机组发展，对新建电厂锅炉安装质量的监督检验工作也提出了更高的要求。本文结合工程实例，对在电厂锅炉管道焊接中出现的问题及对策进行探讨。
1 工程概况
    ① 电厂锅炉基本情况
    被检验锅炉采用自然循环、四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣。锅炉最大连续蒸发量为1025t/h，锅筒为方形钢构架，采用紧身封闭，同步建设选择性催化还原(SCR)脱硝装置。锅炉主要设计参数为：过热器出口蒸汽压力为17.5MPa，过热器出口蒸汽温度为541℃，再热蒸汽流量为853.18t/h，再热器进口蒸汽压力为3.916MPa，再热器出口蒸汽压力为3.736MPa，再热器进口蒸汽温度为324.2℃，再热器出口蒸汽温度为541℃，给水温度为278.6℃。
    ② 焊缝无损探伤的相关标准
    《蒸汽锅炉安全技术监察规程》(劳部发[1996]276号)第85条要求：集箱、管子、管件的环焊缝(受热面管子接触焊除外)，当外径大于159mm，或者壁厚大于等于20mm时，焊缝应进行100%探伤。
    DL/T 869—2004《火力发电厂焊接技术规程》第6.3条要求：对于外径大于159mm或壁厚大于20mm，工作压力大于9.81MPa锅炉本体的管子及管道附件应进行100%射线或超声波探伤。
2 管道焊接中出现的问题与解决方法
   ① 出现的问题
   该锅炉的设计结构存在以下特点：部分母材管件为三通式，连接方式为焊接连接，焊缝靠近三通管件的根部，且两焊接件之间因壁厚不同，在焊缝附近形成不同程度的凸台。我们筛选出12道典型的焊缝，焊接管道相关参数见表1，焊缝外观见图1～12.其中焊缝GL1的凸台较小。由于凸台与焊缝距离较近，导致无损探伤(射线、超声波探伤)不能正常进行。对于在安装现场发现的问题，由于新建电厂锅炉多，设备外形较大、生产期长，锅炉制造单位往往难以在限定的期限内对设备进行设计修改和现场改造。
表1 焊接管道相关参数
焊接管道部位
焊缝编号
管子规格
材质
低温过热器至分隔屏
GL1
Ø610×60.0
SA335P91
GL5
Ø610×75.4
SA-106C
GL7、GL9
Ø406×57.9
SA-106C+SA234WP2CL1
后屏过热器至末级过热器
GL18
Ø406×44.8
SA335P91
GL22
Ø406×60.0
SA335P22+SA234WP22CL1
GL23
Ø457×44.8
SA335P91
GL27
Ø406×60.0
SA335P22+SA234WP22CL1
过热器出口电磁泄放阀
GCF1
Ø137×36.0
F22+12Cr1MoVG
过热器出口安全阀
GCA1、GCA2
Ø170×50.0
12Cr1oVG+15CrMoG
延伸墙出口连接管
YL1
Ø273×32.0
SA-106C
   
② 解决方法
   对于安装单位，虽然安装工期紧、任务重，但也要想尽一切办法解决问题、确保安装质量。对于这12道无法进行射线和超声波探伤的焊缝，安装单位请求改做表面磁粉探伤，并通过加强焊接工艺控制，安排经验丰富、合格率一贯居高的优秀焊工施焊，提高焊缝质量。为落实此项工作，应编制锅炉受热面大口径管焊接专项作业指导书，并严格贯彻执行。
   鉴于上述情况，监理单位、建设单位、监督检验单位进行了认真分析。经研究决定：上述情况按电力系统习惯做法，对无法正常探伤的焊缝，执行例外放行手续。上述单位须在例外放行手续单上签字认可，同意对此类不能进行射线和超声波探伤的焊缝，改为表面磁粉探伤，并要求安装单位加强组对、焊接质量控制。为了保证这些焊缝的焊接质量，成立由安装、监理、建设、监督检验单位组成的专题管理小组，加强施工过程中的控制，使组对、焊接工作处于最佳受控状态。
3 施工质量保证措施
    ① 在进行组对操作时，对管子间的对口间隙、对口错边量、管端坡口、管子对接弯折度，严格按DL/T 5047—1995《电力建设施工及验收技术规范(锅炉机组篇)》、DL/T 869—2004《火力发电厂焊接技术规程》、图样等标准执行。
    ② 安排焊接技术好、日常焊接合格率高的优秀焊工施焊，充分发挥他们的优秀技能以及处理问题的丰富经验。
    ③ 加强对焊材的管理，保证焊材合格、正确。主要是加强对焊材库的管理，做好焊材的出入库登记和报验工作，按焊条、焊丝的牌号、规格进行分类存放，并设置明显的标志。保证焊材在规定环境(不低于5℃，湿度不大于60%)下保管。焊条在使用前应进行烘烤，烘烤温度和时间必须严格按照规定进行。焊工领用焊材必须凭技术员开具的焊材领用单到焊材库领用，做到焊材使用有可追溯性。焊工领取焊条时，一律使用焊条保温筒，防止焊条受潮影响焊接质量。施工中使用的氩气由合格供货商提供，氩气体积分数不得低于99.95%。焊前必须由焊工本人检验氩气纯度，在不出现气孔的情况下才能实施焊接。
    ④ 加强对焊前对口质量的检查，此项工作由现场焊接质检人员和焊工共同完成，并由专题管理小组确认。严格控制坡口及附近10～15mm范围内的清洁度，杜绝错口和间隙超标。在焊接前搭建防风棚，大风及雨天不得安排这些焊缝的焊接工作。
    ⑤ 加强焊接过程控制，对于需要预热和热处理的焊缝，严格按照规程和焊接工艺要求控制施焊参数。这12道焊缝都需要多层多道焊接，这就要求专题管理小组成员做好过程监督和检查，应到现场进行监督。尤其是材质为SA335P91的焊缝，焊接难度大，要派专人监测，做好焊接时的氩气保护，严格控制层间温度、焊接厚度、焊接速度、线能量，保证焊接质量。
   ⑥ 安装单位要加强质量三级验收制度。首先，焊工及安装焊接班组在焊接过程中及焊接完毕后要及时对焊缝自检，做到内在质量优良，外观成形质量良好。其次，焊接工地的质检人员要把好质量关，严格控制过程检验和完工检验，确保焊缝的内在质量和外观质量满足设计和工艺要求。最后，安装单位项目部质检人员要认真进行复检和总体检验，做到不漏检，确保产品的最终质量，确保设备的使用安全。在安装过程中，技术人员及时进行热处理和无损探伤委托。对合金焊缝还要进行光谱检验委托，防止错用焊材。总之，安装单位应从人员、材料、工艺上严把焊接质量关，认真组织，精心施工。用最好的焊工、最优的管理、最科学的质量控制手段，使这部分焊缝的焊接质量得到最有把握的控制。
   ⑦ 最终检验
   根据焊缝的具体情况，对于有条件进行超声波探伤的，应100%进行超声波探伤。对于射线、超声波探伤均无法进行的部分，采用表面磁粉探伤对焊缝表面及附近表面的质量进行100%检验。
4 建议
   ① 对制造单位的建议
   在设计制造时添加无损探伤透照孔，满足现场安装探伤设备的需要。加长凸台与焊缝间直管段的长度，以满足射线、超声波探伤的需要。
   ② 对安装单位的建议
   电厂锅炉由于造价高、结构复杂、涉及专业人员多，安装前应认真审图，安装单位应及时与建设单位、监理单位、监督检验单位沟通，特别是与锅炉制造单位进行及时有效的沟通，寻找并制定解决安装现场遇到问题的方案。应根据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》要求的射线、超声波探伤方法进行检测，并尽量采用对现场复杂情况适应性较强的1射线无损探伤技术。
 
(本文作者：陈奇峰1 王红霞2 1.河北省锅炉压力容器监督检验院 河北石家庄 050061；2.石家庄安瑞科气体机械有限公司 河北石家庄 050061)