【火电厂300MW机组DG1025/18.2—Ⅱ16型锅炉过热蒸汽系统Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级减温器更换焊接施工方案】火电厂机组

摘 要：国投曲靖发电有限公司在进行年度机组检修期间，发现过热器系统Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级减温器减温水管与减温器之间的插座焊口产生裂纹，严重影响机组安全运行，业主决定割除旧设备，更换为新设备。检修单位认真编制焊接施工方案并在#2、#3、#4炉的过热器系统减温器更换中得到有效应用，安全、优质、高效地完成了过热器系统减温器更换工作，受到业主的认可和好评。关键词：减温器更换； 焊接；施工方案中图分类号：V221+.8 文献标识码：A1 概述国投曲靖发电有限公司装机容量为4×300MW火力发电机组，锅炉系东方锅炉厂生产的DG1025/18.2-Ⅱ16型亚临界、高强螺栓连接全钢架悬吊结构、一次中间再热、自然循环、固态排渣炉、单炉膛、π型布置、平衡通风、四角切向燃烧、摆动燃烧器调温的燃煤锅炉。过热器系统装有三级喷水减温器，喷水减温器为多孔喷管式，Ⅰ级喷水减温器装在低过至前大屏的连接管道上，Ⅰ级减温器为Ф609.6×55mm（材质12Cr1MoVG）；Ⅱ级喷水减温器在前大屏至后屏的连接管上，左右各一，Ⅱ级减温器为Ф426×50mm （材质12Cr1MoVG）重2.5吨；Ⅲ级喷水减温器装在后屏至高过的连接管上，左右各一，Ⅲ级喷水减温器为Ф406.4×50mm（材质12Cr1MoVG）。检修单位在年度检修时，发现过热器系统Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级减温器减温水管与减温器之间的插座焊口产生裂纹，严重影响机组安全运行，业主决定割除旧设备，更换为新设备。此方案在#2炉、#3炉、#4炉的检修工程中得到了有效应用，安全、优质、高效地完成了过热器系统减温器更换工作，受到业主的认可和好评。经过三年的工程应用证明，该方法成熟可靠，值得推广。2 焊接工艺原理减温器是材质为12Cr1MoVG的大直径厚壁管，焊接时，应进行焊前预热，手工钨极氩弧焊的预热温度为150℃～200℃，焊条电弧焊的预热温度为200℃～300℃，可防止产生冷裂纹。焊后进行热处理，可改善焊接接头的金相组织和力学性能。3 焊接施工工艺流程及操作要点3.1 施工工艺流程，见图3-1 。图3-1 施工工艺流程图3.2 旧设备拆除（1）切割作业切割前，应将设备固定好。采用氧乙炔火焰切割的方法，将减温器筒身、喷管管接头沿原安装焊缝中心线割开，见图5.2.2-1，分段吊出锅炉大包外。切割时，应保证减温器筒身两端管道以及与喷管管接头相焊的管道的长度。（2）用卷扬机将割除设备吊至锅炉炉右0m运走。3.3坡口制备（1）采用角向磨光机打磨的方法进行坡口制备，应将原安装焊缝打磨清除干净，以保证焊接质量。制造厂提供的减温器坡口形式为U形，因此，与减温器对接的原设备的坡口应打磨成U形。坡口尺寸、对口尺寸见图5.2.3.2-1 。图3.3-1 坡口尺寸、对口尺寸（2） 管道管口端面应与管道中心线垂直，其偏斜度≤2mm。见图5.2.3.2-2 。（3）坡口内及边缘20mm内母材无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等缺陷。3.4焊件对口（1）对口前，应将坡口表面及附近母材（内、外壁）每侧10～15mm范围内的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽。（2）焊件对口时应做到内壁齐平，若有错口，其错口值不超过壁厚的10%，且不大于1mm。（3）焊件对口间隙3～4.5mm。（4）焊接组装时应将待焊工件垫置牢固，以防止在焊接过程中产生变形和附加应力。（5）禁止采用强力对口。（6） 焊件定位，采用“定位块”点固在坡口内，沿管道圆周方向均匀布置3～4块（水平位置的焊件，定位块的位置应避开平焊及仰焊位置）。3.5 焊接作业（1）焊前准备焊工必须经培训考试合格，持有相应项目的有效合格证。焊机选用ZX7-400S型逆变焊机，性能良好，调节灵活，仪表按计量的要求进行定期校验。焊接材料：一级、二级、三级减温器材质均为12Cr1MoVG，焊接时，氩弧焊丝选用TIG-R31（Ф2.5），焊条选用R317（Ф3.2、Ф4.0），要求有制造厂提供的质量证明书，其质量符合国家标准的规定。R317焊条使用前应按照说明书的要求进行烘焙，且重复烘焙次数不得超过2次，使用时，装入保温温度为80℃～110℃的专用保温筒内，通电保温，随用随取。钨极选用铈钨极WCe-20（Φ2.5）。氩气纯度≥99.95%。对口前，要求对减温器的材质进行光谱分析复查，应与设计材质相符。（2）焊接工艺焊接前，采用电加热法预热，钨极氩弧焊（GTAW）打底时的预热温度为150℃～200℃，焊条电弧焊（SMAW）的预热温度为200℃～300℃。焊接时，应由两名焊工对称施焊。GTAW打底的焊层厚度不小于3mm，打底层焊缝检查合格后，应及时进行次层焊缝的焊接。层间填充及盖面焊接采用多层多道焊，单层焊道的厚度不大于所用焊条直径加2mm，单焊道宽度不大于所用焊条直径的5倍。每焊完一层后，应将药皮和飞溅物清理干净。焊接过程中，应注意接头和收弧的质量，收弧时应填满熔池。多层多道焊的接头应错开30～50mm。焊接层间温度控制在200℃～300℃。减温器更换的对接焊口为水平固定位置，其焊接工艺参数见表5.2.3.4 。注：GTAW打底焊接时，氩气流量为8～10 L/min。3.6 焊口外观质量检查对焊口外观质量进行100%的检查，其质量符合DL/T869-2012的I类焊接接头的要求。3.7 焊后热处理 （1）焊后热处理设备选用DWK-A-360型电脑温控仪，性能良好。加热方式为柔性陶瓷电阻加热。热处理用测控温仪表、热电偶等计量器具必须经过校验，并在有效期内使用。维修后计量器具，必须重新校验。（2）热电偶的安装位置与数量，应保证测温和控温准确可靠、有代表性。水平固定的减温器，测温点应上下对称布置，采取与分区加热相应的测温、控温方式安装热电偶。热电偶应固定牢固，保证测温和控温准确可靠。（3）焊后热处理工艺参数Ⅰ级减温器为12Cr1MoVG、Ф609.6×55：加热温度为720℃～750℃；根据（δ为减温器壁厚）计算，升、降温速度为114℃/h， 300℃以下可不控制升、降温速度；恒温时间180分钟；加热宽度从焊缝中心起每侧不小于330mm；保温宽度从焊缝中心算起，每侧比加热宽度增加不少于150mm；保温厚度40mm～60mm。Ⅱ级减温器为12Cr1MoVG、Ф426×50，Ⅲ级喷水减温器为12Cr1MoVG、Ф406.4×50：加热温度为720℃～750℃；根据（δ为减温器壁厚）计算，升、降温速度为125℃/h， 300℃以下可不控制升、降温速度；恒温时间180分钟；加热宽度从焊缝中心起每侧不小于250mm；保温宽度从焊缝中心算起，每侧比加热宽度增加不少于150mm；保温厚度40mm～60mm。焊后热处理恒温过程中，在加热范围内任意两测点间的温差不得高于50℃。3.8 焊缝金属光谱分析应对焊缝金属进行100%的光谱分析复查。3.9 焊口无损检验热处理工作完成后，应对焊口进行100%的超声波探伤，超声波探伤按《管道焊接接头超声波检验技术规程》（DL/T820-2002）B级进行，焊缝质量达I级。3.10 硬度检验热处理工作完成后，应对焊接接头进行100%的硬度检验，其硬度值符合DL/T869-2012的规定。结语采用此方法后，国投曲靖发电有限公司#2、#3、#4炉过热系统减温器更换焊接工作安全顺利完成，为机组检修工期控制节省了时间。经过三年实践证明，本方案设计简单、安全性高，实施方便，为整个作业过程提供了有力的技术支持，值得在今后同类型锅炉更换减温器焊接工作借鉴。参考文献[1]杨炳彦 .火电建设焊接技术[M].中国电力出版社 1999.[2]DL/T869-2012，火力发电厂焊接技术规程[S].[3]DL/T819-2010，火力发电厂焊接热处理技术规程[S].[4]DG1025/18.2-Ⅱ型锅炉系东方锅炉厂说明书[Z].

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