王錦溫

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院， 福建 福州 350008）

承壓特種設(shè)備焊接結(jié)構(gòu)所涉及技術(shù)內(nèi)容眾多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜且技術(shù)環(huán)境相對特殊，對于焊接工藝方案及過程的要求都相當(dāng)苛刻。在極為復(fù)雜的運行條件下，為保證焊接結(jié)構(gòu)中各個元件焊接的連接焊接高質(zhì)量，就必須思考提出高質(zhì)量且工藝優(yōu)質(zhì)的焊接工藝方案。

1 低壓缸與凝汽器上喉部位的焊接工藝概述

低壓缸與凝汽器上喉部位的焊接工藝屬于承壓特種設(shè)備焊接工藝中的一種，由于其焊接工藝方案復(fù)雜，設(shè)計技術(shù)內(nèi)容偏多，所以一定要做好該工藝操作過程中的監(jiān)督管理工作。具體來講，考慮到凝汽器與低壓缸在聯(lián)接過程中會存在焊接變形所導(dǎo)致的安裝質(zhì)量問題，直接影響低壓缸的日后運行工作品質(zhì)，所以必須客觀影響汽輪機的安全與穩(wěn)定運行過程，將凝汽器焊接作為是整個焊接工藝方案中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。

2 低壓缸與凝汽器上喉部連接的焊接工程工藝方案設(shè)計與應(yīng)用

2.1 工程項目概況

某工廠內(nèi)承壓特種設(shè)備中低壓缸的外下半缸直接座在凝汽器上喉部位置，通過中間連接板與其他二者焊接形成剛性連接，且要保證連接焊縫位置凸顯密封作用，有能力承受低壓缸外外缸重量。具體來講，它的接口尺寸長度為 11560mm，寬度為7494mm，連接管管線將寬側(cè)位置劃分為兩部分，其中每一部分的平均寬度為3747mm。在該連接中，中間連接板與低壓缸下半缸壁厚材質(zhì)選用Q235-C，厚度為δ=20mm，它的連接方式如圖1。

圖1 低壓缸與凝汽器上喉部焊接連接方式

如圖 1，低壓缸與凝汽器上喉部焊接連接采用的單V坡口焊接，分上下兩圈進(jìn)行焊接，其中上側(cè)焊縫利用W1連接低壓缸，而下側(cè)焊縫，利用W2連接凝汽器。

2.2 焊接施工前準(zhǔn)備工作

在焊接施工開始前要做好以下準(zhǔn)備工作。首先要做好缸體支撐，可采用支撐塊配合支撐。在千斤頂或支撐塊的600mm范圍內(nèi)留空，然后將其它位置的所有焊縫都焊接完成，再拆除千斤頂與或支撐塊，并焊接該位置的所有焊縫，如圖2。

圖2 缸體支撐塊示意圖

然后是坡口加工操作，可采用“小爬蟲”火焰切割加工連接模板的坡口，該坡口的具體要求如圖3。

圖3 坡口加工操作示意圖

如圖3，要首先進(jìn)行火焰切割，同時考慮預(yù)留一定的加工余量，以便于更輕松去除淬火硬層部分。在組對之前，需要對坡口實施PT檢驗，檢驗其是否存在任何切割裂紋或其它母材缺陷問題。在火焰切割過程中要充分考慮低壓缸與上喉部之間是存在間隙的，所以二者在切割后不可能保證實際測量結(jié)果一致，所以在施工中該工程會將測量間隙時分區(qū)分離開來并進(jìn)行區(qū)域編號，再配合同樣編號的連接板，根據(jù)編號進(jìn)行對應(yīng)配對。

再者是反變形措施，根據(jù)現(xiàn)場的實際條件在上縫焊接之前，預(yù)先采用中間連接板沿焊縫位置收縮變形方并反向轉(zhuǎn)動，將轉(zhuǎn)動點固定在一定角度上并進(jìn)行焊接固定，如圖4。

圖4 反變形措施焊方法

如圖4，首先不要對下縫位置的W2點進(jìn)行點固，等待縫W1點焊接到連接板位置并處于垂直狀態(tài)時再點固下縫的 W2點。其具體的焊接方法是在水平方向位置采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊GMAW，在垂直焊縫與轉(zhuǎn)角焊縫位置采用SMAW手工電弧焊。需要注意的是，部分困難或特殊位置的焊接要保證焊接質(zhì)量到位，合理靈活運用GNMA和SMAW兩種焊接方法。在焊接過程中采用分段劃分方法，即分區(qū)、分段明確標(biāo)注焊接順序，整圈焊接由4名焊工共同完成。

2.3 焊接施工操作

在具體的焊接施工工藝操作中，應(yīng)當(dāng)首先使用火焰加熱方法對焊接部件進(jìn)行預(yù)熱，確保焊接操作溫度在50℃以上。

然后在焊接側(cè)焊縫W1位置實施上側(cè)縫焊接，然后再焊接下側(cè)縫W2。整個焊接過程由4名焊工共同完成，他們分布于缸體的4個面不同位置，并實施對稱施焊，避免由于四周不同步焊接所導(dǎo)致的焊接應(yīng)力變形問題。在每一邊焊接過程中，都要首先焊接總部，再焊接邊角，該工程施工中主要從剛性偏弱的中部位置焊起，盡量減小焊接變形對中部剛性偏弱區(qū)域的焊接負(fù)面影響。同時還要做到對氣缸變形的有效控制。具體來講，要保證各項焊工同步操作，且對焊接序號進(jìn)行區(qū)分，如圖5。

圖5 焊接側(cè)縫焊縫焊接點示意圖

如圖5，焊接點中從A到A’區(qū)域的焊縫大約為3000mm，在焊接過程中應(yīng)該將該焊縫合理區(qū)分為6小端并采用退焊法進(jìn)行焊接。在焊接4個邊角位置的連接板交接位置水平方向可預(yù)留大約150～200mm長度范圍的非焊接部分，等待水平方面焊縫全部完成后再采用SMAW焊接邊角位置，同時連接交界處水平并垂直焊縫焊接部分，如圖6。

圖6 交界處水平垂直焊縫焊接示意圖

如圖6，在焊接邊角處坡口位置可形成垂直對接焊縫坡口，此時才能證明交界處水平垂直焊縫焊接工作完成。在焊接過程中就采用到了SMAW焊接法進(jìn)行焊接，同時采用SMAW焊接方法進(jìn)行對稱焊接。在現(xiàn)場配準(zhǔn)條件下，邊角處坡口的位置是完全垂直焊縫坡口形式的，其坡角大約為30℃[2]。

2.4 焊接施工技術(shù)要點

在焊接施工技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)做好注意做好以下 4點工作。第一，在焊接 W1焊縫時需要注意監(jiān)控預(yù)設(shè)反變形余量及其恢復(fù)狀況。主要是根據(jù)實際恢復(fù)情況展開焊接施工，同時又不違背焊接工藝要求，適當(dāng)對焊接速度與其它參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證連接板最終處于相對垂直狀態(tài)。

第二，W1焊縫如果未完全焊接完畢，且連接板處于垂直狀態(tài)，此時需要對W2焊縫實施點焊固定，結(jié)合上述焊接方法如法炮制焊接W2焊縫，等待W2焊縫全部焊接完成后再對W1焊縫實施后續(xù)焊接工作。

第三，為避免焊接變形問題，本工程施工中采用了多層多道焊接方法和對稱施焊方法。在焊接過程中要注意對各個層次間的同步操作，由分區(qū)序號相同的區(qū)域開始展開焊接工作，并在區(qū)域首層位置均勻焊縫，然后再同步焊接次層焊縫。

最后，在焊接過程中由熱機施工人員設(shè)置相關(guān)尺寸監(jiān)測設(shè)備，并第一時間反饋低壓缸外部下缸、凝汽器上喉部、連接板等等位置的整體尺寸與裝配尺寸，看其是否符合標(biāo)準(zhǔn)。如果發(fā)現(xiàn)異常情況需要及時中止焊接技術(shù)操作。

2.5 焊接施工焊后檢測

在焊接完工后要展開自檢工作，根據(jù)焊接QC人員實施VT與DT檢驗，再委托NDE實施100% PT檢驗，同時按照ASME執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)驗收過程。

2.6 焊接施工安全措施

在針對低壓缸與上喉部連接焊接施工過程中要做好焊工自我防護(hù)工作，使用專用手套、工作服、面罩、安全帽等等，同時系好安全帶（高空作業(yè)時）。要正確使用砂輪機進(jìn)行坡口打磨，且在焊接工作結(jié)束后要及時清理焊接工具、材料，關(guān)閉氬氣開關(guān)，切斷焊接電源，做好焊接施工后清理工作[3]。

3 總結(jié)

綜上所述，在承壓特種設(shè)備焊接工藝監(jiān)督管理工作中必須要考慮周全且優(yōu)化焊接工藝監(jiān)督管理方案，確保焊接質(zhì)量可靠，并結(jié)合嚴(yán)格的焊接工藝評定方案督促現(xiàn)場焊接作業(yè)滿足一切技術(shù)要求，確保焊接工藝品質(zhì)、焊接工作具體可控，滿足焊接設(shè)備的所有安全運行條件。