中國能源建設集團山西省電力建設二公司 (朔州 036011) 楊翠林 楊 慧

1.概述

SA213—T91鋼屬于馬氏體高合金鋼，由于該鋼具有熱強性好、強韌性好、焊接性良、熱導率高、線脹系數小及抗蝕性好等特點，所以目前我國火力發(fā)電廠300MW及以上機組的鍋爐中溫過熱器，高溫過熱器、高溫再熱器等管排較普遍地采用了SA213—T91鋼。雖說它在高效率、高參數、大容量火電機組的利用上焊接工藝早已趨向成熟，但因T91鋼焊接時根部焊縫容易氧化燒損，所以必須采用背面充氬保護。

T91焊打底層焊縫是關鍵，而打底的好壞很大程度上取決于充氬的質量，所以充氬方法的不同嚴重影響了現場施工的焊接成本、質量和進度。本文即是重點針對在現場施工中T91的聯箱管座焊口一些不同的充氬方法作一探討。利用從聯箱間相鄰的管座插入氬氣皮帶充氬替代傳統(tǒng)的整個聯箱充氬，不僅簡化了焊接工藝，提高了現場施工的焊接進度，而且還節(jié)約了大量的成本，提高了經濟效益。在2008年平朔發(fā)電廠二期工程2×300MW3#機組所有1072道T91聯箱焊口中全部成功運用了這一充氬方法，其焊接接頭性能完全能夠滿足焊接工藝評定的規(guī)定。這一充氬方法也早在許多大型機組（如薄城電廠、武鄉(xiāng)電廠、塔山電廠）中得到了成功的運用。

2.充氬方法

對于聯箱管座的焊口，制備充氬區(qū)的關鍵在于管座的封堵，因為填塞深度只能為80mm，為防止該端在預熱時燃燒掉，有以下四種充氬方法：（以平朔發(fā)電廠二期工程2×300MW3＃機組的高溫過熱器的第1、2段聯箱焊口為例，管排示意如圖1所示。

圖1

（1）把所有聯箱管座及聯箱兩側出口用管帽套住，把管座的另一側短管用可溶紙（或溶水性好的衛(wèi)生紙）堵住，距離坡口250～300mm, 焊接時可從聯箱一側直接向整個聯箱內充氬，焊接前將所焊管座處的管帽拔開開始焊接。

（2）將所有不焊的焊口（指第1段焊口）、聯箱兩側出口用管帽套住，焊某一個管座焊口時，管座用可溶紙（或溶水性好的衛(wèi)生紙）堵住，在相應的短管處（第2段焊口）整管充氬。

（3）從坡口充氬，在所焊聯箱管座側及另一側短管側用可溶紙（或溶水性好的衛(wèi)生紙）折疊成圓錐狀堵住制成密閉氣室，圓錐底面直徑比鋼管內徑大10mm左右，用圓頭木棒將可溶紙送入管內深度250～300mm，可溶紙應加裝兩層，防止在預熱過程中將可溶紙燒毀，導致根部保護不良。

接氬氣皮帶的小管可利用廢棄的熱電偶短截制成，把頭敲扁插入焊縫內，也可利用細針頭或細銅管把頭部敲扁，但用廢棄的熱電偶也可以節(jié)約一定的成本。扁熱電偶彎管習慣上有兩種彎法，除圖1外還有一種如圖2所示。

具體形狀根據焊工個人習慣而定。

（4）從所焊聯箱管座的相鄰管座入口伸入氬氣皮帶，在氬氣皮帶邊緣事先拴一細鐵絲鉤，在所焊聯箱管座處用鐵絲鉤住小鉤把皮帶鉤出，然后在其四周用可溶紙（或衛(wèi)生紙）把皮帶固定在合適的高度（預熱時不把可溶紙燃燒掉），在另一側短管處用可溶紙制成氣室。聯箱側如圖3所示。

圖2

圖3

上述四種充氬方法中，第一種方法浪費氬氣量最多；第二種方法單根短管整管充氬，整管保護，比第一種方法氬氣用量相對減少，操作比較簡便，省時省力，但隨著短管管線長度的增加，氬氣浪費也較大；第三種方法坡口充氬，在焊口兩側管子中形成一個小氣室，僅在氣室內充氬，所用氬氣量最少，但難度較大，需要焊工具備熟練的操作水平。焊接時為防止氬氣從對口間隙中大量泄漏，焊前需在間隙中嵌入一圈石棉條或粘上一圈膠帶，焊接過程中隨時將有礙施焊的部分出除，打底焊快結束時，迅速拔出氬氣管并補好洞眼，坡口充氬內壁氬氣流量隨氣室大小及漏氣程度而變化，既不能因為打底收口時氣室氣量不足使焊口保護不好，又不致因流量太大管內壓力太大引起接頭收弧困難，以致引起焊縫內凹為宜。在地面蛇形管排的組合焊口時，比較適合采用此方法；第四種方法是所有四種方法中，氬氣用量最小，操作簡便，經濟效率最高的方法。就平朔發(fā)電廠二期工程2×300MW3＃機組中，二級中溫過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器第1段1072道T91的聯箱焊口，比整個聯箱充氬要節(jié)約氬氣量達一半以上。

3.充氬過程

（1）流量控制 坡口溫度達到焊接工藝要求后開始充氬，氬氣流量應由專人隨時調節(jié)，充氬流量為7～8L/min。氬氣流量隨焊接過程的進行而逐漸由大變小，內壁充氬氣流量隨氣室大小及漏氣程度而變化，以達到既保護良好，又不致因流量太大而引起焊縫內凹為宜。

（2）充氬 充氬時，當感覺氬氣從焊縫間隙中輕微返出時（也可用打火機測試氬氣是否充滿，若火苗熄滅，則表明氬氣已經充滿），此時可以進行根層點固及打底焊接。

（3）保護效果 充氬時，當管徑稍大時，可將整個焊口利用石棉條封堵一半，焊接完另一半時拔開封堵的一段石棉條，這樣保護效果會有所提高。另外在收弧時將氬氣流量減少三分之一，防止流量過大氬氣壓力過大，引起接頭收弧困難，產生內凹的缺陷。

（4）水壓試驗 作為氣室壁的可溶紙或溶水性好的衛(wèi)生紙在焊口熱處理時被燒成灰燼，水壓試驗時可自行溶化并在水壓試驗后隨水排除。

總之，充氬工作必須和焊接操作緊密配合，具體操作方法焊工根據個人情況靈活掌握。

4.結語

對于電站鍋爐的T91鋼小徑管的聯箱焊口，充氬時從相鄰管座插入充氬皮帶要比從整個聯箱充氬節(jié)約一半多的氬氣，相比坡口充氬，它更易于掌握，充氬效果好，焊縫成形好，且硬度值和組織性能等各項指標均達到了標準。采用這種充氬方法，不僅簡化了焊接工藝，提高了現場施工的焊接進度，而且還節(jié)約了大量的成本，提高了經濟效益；另外，還解決了傳統(tǒng)充氬效果不好和浪費氬氣的弊端，在電站鍋爐的聯箱段焊口中值得大力推廣應用。