王 進(jìn)，陳全云

（寧夏電力建設(shè)工程公司，寧夏銀川750001）

0 前言

華電寧夏靈武電廠（2×1 000 MW）工程為直接空冷機(jī)組，其空冷凝汽器系統(tǒng)由中國電力工程顧問集團(tuán)科技開發(fā)股份有限公司設(shè)計(jì)，哈爾濱空調(diào)股份有限公司提供空冷凝汽器系統(tǒng)的設(shè)備。在空冷發(fā)電機(jī)組中，真空系統(tǒng)龐大，整個(gè)空冷島、排汽裝置、排汽管道以及附屬的各種管道全部為真空區(qū)域，因此機(jī)組的真空尤為重要。在整個(gè)空冷系統(tǒng)的安裝過程中，焊接質(zhì)量的好壞和嚴(yán)密性試驗(yàn)指標(biāo)直接影響到機(jī)組運(yùn)行時(shí)的真空值，從而影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性[1]。

1 空冷系統(tǒng)主要的焊接工作量

空冷系統(tǒng)焊接工作量包括：空冷排汽管道焊接、空冷蒸汽分配管焊接、蒸汽分配管與管束間的連接焊縫、管束間的連接焊縫、管束下集箱的焊縫、凝結(jié)水管道焊接和抽真空管道的焊接等，如表1所示[2]。

2 焊接施工的特點(diǎn)和難點(diǎn)

空冷凝汽器焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響機(jī)組真空系統(tǒng)的形成，結(jié)合現(xiàn)場施工實(shí)際，其焊接施工的難點(diǎn)和特點(diǎn)有：

（1）排汽管道的焊口直徑達(dá)7 640mm，管壁厚度20mm，焊接應(yīng)力和變形大，焊接工作量大，施工難度大。其安裝大部分在高空組對、焊接，質(zhì)量控制非常困難，如圖1、圖2所示[2-5]。

表1 空冷系統(tǒng)焊接工作量

圖1 排汽管道高空安裝作業(yè)

圖2 組件焊接工作量多

（2）管束頂部角鋼止水板焊接。施工標(biāo)高57 m，且周圍懸空，焊接位置困難，焊接質(zhì)量要求高，若有缺陷將影響空冷系統(tǒng)的嚴(yán)密性，也很難進(jìn)行消缺，如圖3、圖4所示。

圖3 管束頂部角鋼組對施工

圖4 管束頂部角鋼止水板焊接

（3）蒸汽分配管及其端板處焊縫為全熔透焊縫，施工區(qū)域狹窄，焊口組隊(duì)難度大，焊接位置困難，泄露點(diǎn)多，對空冷凝汽器的嚴(yán)密性影響很大。

（4）管束下聯(lián)箱焊接，焊接要求高，易產(chǎn)生未熔合、未焊透、裂紋等焊接缺陷，是焊接施工中的重點(diǎn)。

（5）空冷小管道種類多、管徑復(fù)雜、壁厚不一、彎頭較多，給焊接控制帶來一定難度。

3 焊接施工工藝

3.1 焊工資格審查及篩選

焊工資格是保證焊接質(zhì)量的基本條件之一，因此，空冷凝汽器施焊前審查焊工資格十分必要，嚴(yán)格按照DL/T679-1999《焊工技術(shù)考核規(guī)程》及《焊接技術(shù)規(guī)程》對進(jìn)場焊工進(jìn)行鑒定及練習(xí)工作，對從事管道及支吊架焊接的焊工，采取鑒定與練習(xí)相結(jié)合的方式；對結(jié)構(gòu)等外圍焊接采取鑒定方式。焊工進(jìn)入現(xiàn)場，資質(zhì)審核合格后由焊接管理人員鑒別其實(shí)際操作水平，合格后方可進(jìn)入練習(xí)階段，一般練習(xí)3～5天，經(jīng)外觀檢查、射線檢驗(yàn)合格后方可上崗[3]。

3.2 焊接材料的選擇

（1）埋弧焊焊絲為 H10Mn2（φ4.0、φ5.0）；焊劑為SJ101。焊劑在使用前須經(jīng)烘焙，烘焙溫度350℃，保溫2 h，再緩冷至100℃待用。從烘箱中取出的焊劑應(yīng)在4 h內(nèi)用完，剩余焊劑須重新烘焙[4]。

（2）焊條電弧焊：焊條為E43XX、E50XX型（φ3.2、φ4.0）。使用前須將焊條置于溫度不高于100℃的烘箱中加熱到350℃，保溫2 h，斷電后隨爐冷卻至100℃，再轉(zhuǎn)爐到恒溫箱中，隨用隨取。嚴(yán)禁將焊條驟冷驟熱，以防止焊條藥皮脫落。

（3）CO2氣體保護(hù)焊：焊絲型號(hào)為 ER50-6，直徑φ1.2；CO2氣體純度大于等于99.5%；CO2氣體保護(hù)焊使用前經(jīng)放水處理。

（4）鎢極氬弧焊：焊絲型號(hào)為TIG-J50、ER-308，直徑φ2.5；Ar氣體純度大于等于99.99%。

以上所有焊接材料（包括焊劑）均應(yīng)有材料出廠合格證明材料。

3.3 對口裝配要求

坡口加工可采用機(jī)械加工或自動(dòng)、半自動(dòng)氣割方法制備，加工后的焊縫坡口應(yīng)保持平整無毛刺，無裂紋、夾層、夾渣等缺陷[5]。焊件在組對前清理干凈坡口表面及附近母材（內(nèi)、外壁）的油、漆、垢、銹等，直至發(fā)出金屬光澤，清理范圍為[6]：①對接接頭：坡口每側(cè)各為10～15mm；②角接接頭：焊腳尺寸K值＋10mm；③埋弧焊接頭：以上清理范圍+5mm。

3.4 焊接工藝參數(shù)的選擇

埋弧自動(dòng)焊焊接規(guī)范如表2所示[7]。CO2氣體保護(hù)焊焊接規(guī)范如表3所示[8]。焊條電弧焊焊接規(guī)范如表4所示。手工鎢極氣體保護(hù)焊焊接規(guī)范如表5所示。

表2 埋弧自動(dòng)焊焊接規(guī)范

表3 CO2氣體保護(hù)焊焊接規(guī)范

表4 焊條電弧焊焊接規(guī)范

表5 手工鎢極氣體保護(hù)焊焊接規(guī)范

3.5 定位焊

點(diǎn)固焊可采用焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊完成，焊口點(diǎn)固前檢查對口間隙和錯(cuò)口情況，保證內(nèi)壁平齊，外壁錯(cuò)口值不大于2mm。對于排汽管道點(diǎn)固焊時(shí)應(yīng)使用氧乙炔焰對焊件進(jìn)行局部預(yù)熱，定位焊的引弧和熄弧應(yīng)在坡口內(nèi)進(jìn)行，點(diǎn)固焊完成后清理焊渣再進(jìn)行檢查，若焊縫有裂紋等缺陷，必須將其清除后重新進(jìn)行定位焊接。

點(diǎn)固焊長度要求：排汽管道、蒸汽分配管定位焊：50～70mm，間距300～500mm，定位焊應(yīng)避開焊縫的端部，距焊縫端部30mm以上。管徑小于等于60mm定位焊1處，點(diǎn)固焊縫長度20～30mm。管徑大于60mm，可根據(jù)管道實(shí)際情況點(diǎn)固焊縫3～5處，點(diǎn)固焊縫長度20～40mm。

3.6 典型結(jié)構(gòu)的焊接工藝

3.6.1 排汽管道制作焊接

排汽管道母管規(guī)格為φ7 640×20mm，支管規(guī)格為 φ3 420×12mm，材質(zhì)為 Q235B、Q345B。排汽管道筒體焊接方法為埋弧自動(dòng)焊懸空雙面焊接成形。排汽管道筒體加固件焊接采用CO2氣體保護(hù)焊。焊縫坡口形式如圖5所示，焊道布置如圖6所示。

圖5 坡口形式

圖6 焊道布置

（1）預(yù)先在正面焊縫采用焊條電弧焊進(jìn)行封底焊，然后焊接背面縱向、環(huán)向焊縫；焊接完畢后將正面縱向、環(huán)向焊縫用碳弧氣刨徹底清根；清根完成后將氧化鐵清理干凈，再焊接正面焊縫。

鋼板對接及筒體縱縫的焊接時(shí)應(yīng)設(shè)有引弧板和熄弧板，采用與母材相同材料和厚度的鋼板制成。若母材有坡口，引弧板和熄弧板也應(yīng)有坡口。

（2）焊完后除去藥皮、飛濺，并清理干凈焊縫表面，進(jìn)行外觀檢查，應(yīng)及時(shí)消除（若有氣孔，應(yīng)用碳弧氣刨徹底清根并清理氧化鐵后補(bǔ)焊）焊縫表面缺陷。全部缺陷消除并檢查合格后做好自檢記錄。焊接檢驗(yàn)：焊縫表面無表露缺陷，外觀檢查合格后進(jìn)行局部射線檢驗(yàn)。射線檢驗(yàn)比例：所有“丁”字焊縫100%檢驗(yàn)，其余焊縫抽檢5%。

3.6.2 排汽管道安裝焊接

焊縫坡口形式如圖7所示，焊道布置如圖8所示。

圖7 管道安裝坡口形式

（1）排汽管道直徑大，管壁厚，對口組對難度大，安裝前應(yīng)進(jìn)行預(yù)組，對口間隙不符合技術(shù)文件要求應(yīng)重新進(jìn)行修磨。焊接時(shí)采用4名焊工分段、對稱焊接，底層焊縫從外側(cè)焊接，焊接結(jié)束后采用碳弧氣刨從背面進(jìn)行清根，清根完畢進(jìn)行內(nèi)部焊道焊接。打底焊時(shí)，可采用小直徑焊條（φ2.5，φ3.2），使其深入坡口根部，打底焊道焊完1根焊條或中斷焊接需要接頭時(shí)，應(yīng)將接頭處焊道打磨成緩坡形。焊道的單層厚度不得大于焊條直徑2mm以上。多層焊時(shí)應(yīng)連續(xù)施焊，每一焊道焊接完成后及時(shí)清理焊渣和表面飛濺物，發(fā)現(xiàn)影響焊接質(zhì)量的缺陷時(shí)應(yīng)清除后再焊。多層多道焊時(shí)每層的倒數(shù)第二道焊縫需給最后一道焊縫留出足夠?qū)挾龋悦庖鹌驴谖慈酆?。蓋面焊道焊接時(shí)仔細(xì)清理熔渣和飛濺，可采用直線運(yùn)條法。焊接時(shí)嚴(yán)禁在施焊部位外的母材上起弧，各層道間焊接時(shí)，嚴(yán)禁焊接接頭重合，焊接接頭應(yīng)錯(cuò)開30～50mm。

（2）焊接檢驗(yàn)：焊縫表面無表露缺陷，外觀檢查合格后進(jìn)行局部射線檢驗(yàn)。射線檢驗(yàn)比例：所有“丁”字焊縫100%檢驗(yàn)，其余焊縫抽檢5%[9]。

圖8 管道安裝焊道布置

3.6.3 管束上部止水角鋼焊接

兩側(cè)順流管束上管板之間間隙采用∠100×10的止水角鋼密封件密封，管束上部止水角鋼用于連接A型架兩側(cè)散熱器，并保證其密封，采用焊條電弧焊焊接。焊縫坡口形式如圖9所示，焊道布置如圖10所示。

圖9 止水角鋼坡口形式

圖10 止水角鋼焊道布置

焊接前，打磨焊縫區(qū)域露出金屬光澤。打底焊道焊接采用2名焊工交替對稱焊接，分段焊接，每段400mm。焊接完畢進(jìn)行檢查，檢查無缺陷后進(jìn)行第二層的焊接，采用焊條電弧焊，分段、對稱焊接。止水角鋼的焊接施工在蒸汽分配管吊裝后無法進(jìn)行檢測和嚴(yán)密性試驗(yàn)，進(jìn)行100%著色檢驗(yàn)。焊接完成后進(jìn)行100%外觀檢驗(yàn)和100%PT檢驗(yàn)。

3.6.4 蒸汽分配管焊接

蒸汽分配管為變徑管道，自AA～AH軸管徑分別為φ3 420～1 620mm，分段供貨。分配管安裝在管束上端，各分段找正后與管束管板焊接，然后各分段再相互焊接連接。兩側(cè)逆流管束上管板與A型架頂梁之間間隙采用10mm厚鋼板密封。蒸汽分配管對口用裙板采用10mm鋼板密封。全部采用焊條電弧焊。焊縫坡口形式如圖11所示，焊道布置如圖12所示。

圖11 蒸汽分配管坡口形式

圖12 蒸汽分配管焊道布置

（1）蒸汽分配管底層焊縫采用電焊擊穿焊法，表層焊縫采用焊條電弧焊，背面采用角向磨光機(jī)或碳弧氣刨清根。外部焊縫采用2名焊工對稱焊接，底層焊縫從外側(cè)焊接，焊接結(jié)束后采用碳弧氣刨從背面進(jìn)行清根，清根完畢進(jìn)行內(nèi)部焊接。

（2）蒸汽分配管立板與管束管板焊縫為T型焊縫，焊接時(shí)采用焊條電弧焊打底焊縫，CO2氣體保護(hù)焊填充和蓋面，立板外側(cè)可用電焊或活性氣體保護(hù)焊。蒸汽分配管端板處內(nèi)部作為全熔透焊接處理，焊縫本身通過電焊焊接兩層。

（3）焊接檢驗(yàn)：焊縫表面無表露缺陷，外觀檢查合格后進(jìn)行局部射線檢驗(yàn)。射線檢驗(yàn)比例：整條焊縫的20%，優(yōu)先選擇T形接頭部位。其他角焊縫進(jìn)行20%PT檢驗(yàn)。

3.6.5 管束下聯(lián)箱焊接

管束下集箱規(guī)格為φ508×8，采用手工鎢極氬弧焊打底、焊條電弧焊蓋面的焊接工藝。焊縫坡口形式如圖13所示，焊道布置如圖14所示。

圖13 管束下集箱坡口形式

圖14 管束下集箱焊道布置

打底層焊接厚度不小于3mm，打底過程中注意焊縫是否熔透，保證無未熔合、未焊透等缺陷。蓋面層焊接時(shí)保證與母材熔合良好，無表面缺陷。焊后經(jīng)100%外觀檢查合格，進(jìn)行20%PT檢驗(yàn)。

3.6.6 凝結(jié)水管道，抽真空管道焊接

抽真空管道、凝結(jié)水管道，管徑φ48～820mm，厚度5～8mm，可采用全氬弧焊和氬弧焊打底、焊條電弧焊蓋面的焊接方法。焊縫坡口形式如圖15所示，焊道布置如圖16所示。

圖15 凝結(jié)水管道坡口形式

圖16 凝結(jié)水管道焊道布置

打底焊道焊接時(shí)，應(yīng)以根部坡口間隙為中心，不管采用何種運(yùn)條方式，都應(yīng)在坡口兩側(cè)稍作停留，以保證坡口兩側(cè)及根部熔合良好，避免焊道中間凸出、兩側(cè)形成夾溝。蓋面焊時(shí)應(yīng)注意與打底層及坡口兩側(cè)母材熔合良好。焊后經(jīng)100%外觀檢查合格，并進(jìn)行5%RT檢驗(yàn)。

4 結(jié)論

（1）空冷凝汽器焊縫經(jīng)過嚴(yán)格的焊接工藝控制，焊縫觀感質(zhì)量100%合格，管道焊口一次合格率達(dá)到98.3%。

（2）空冷凝汽器嚴(yán)密性試驗(yàn)指標(biāo)達(dá)到238 Pa/24 h，遠(yuǎn)高于技術(shù)要求合格指標(biāo)1 200 Pa/24 h，保證了空冷凝汽器嚴(yán)密性試驗(yàn)指標(biāo)。

（3）1000MW火電機(jī)組空冷凝汽器焊接施工工作量大，系統(tǒng)范圍廣，焊接過程中大量采用鎢極氬弧焊和CO2氣體保護(hù)焊等焊接方法，可有效保證系統(tǒng)的潔凈度。

（4）空冷凝汽器管束上部止水角鋼和管束端板等焊縫屬于隱蔽焊縫，焊接完成后進(jìn)行100%外觀檢查，并進(jìn)行100%著色檢驗(yàn)以保證空冷凝汽器嚴(yán)密性試驗(yàn)指標(biāo)。

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