减少螺旋段水冷壁密封焊接变形方案研究

减少螺旋段水冷壁密封焊接变形方案研究

孙成超武国振林庆涛

中国电建集团核电工程有限公司，山东济南250102

摘要：一般超临界锅炉水冷壁都是由垂直段和螺旋段组成，而螺旋段水冷壁管排密集、施工难度大极易造成密封焊接变形。为后续的安装造成很大的障碍，不仅影响施工进度而且浪费大量的人力、物力。所以在施工中如何确保螺旋段水冷壁密封焊接的平整度，尽可能的减少密封焊接变形就成了施工中必须解决的问题。

关键词：螺旋段水冷壁；密封焊接；变形；电焊

华润电力(贺州)有限公司一期工程#1锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的超超临界参数变压直流炉，受热面焊口总计52227只，其中螺旋段水冷壁焊口13081只，占整个受热焊口的25％；中电投白音华自备电厂#2锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计生产的超临界参数变压直流炉，受热面焊口总计29464只，其中螺旋段水冷壁焊口7218只，占整个受热焊口的24.5％；

调查一：对现场密封焊接后的垂直段水冷壁管排进行测量发现，其变形统计数据如下：

注：表1、表2中的测量点都是在水冷壁上等间距选择，测量单位是以钢板尺进行检测，管排平整度以≤5mm为合格。

结论：通过表1可以看出，垂直段水冷壁由于管子间距相对较大，密封焊后的焊接变形较小，基本上能控制在误差范围之内；表2看出，螺旋段水冷壁因为基本都是小号异形件，管子密集，单位面积上焊接量大，焊接热能量输入集中，容易出现超标的焊接变形。

我们可以把原因基本概括为四点:焊接人员素质不高、焊前焊缝附近清理不彻底、密封条塞嵌不合适、焊接防变形措施不到位。针对这四点原因，制定出了不同的对策。

1焊接人员培训、持证上岗

针对焊接人员素质不高，首先组织相关的焊接工人，在技术水平执行指导的同时，结合实际情况，制定科学的焊接技术指南，以有效地提高焊接工人的技术水平。我们还必须对相关焊工进行理论知识培训，对其进行充分的实际操作培训，为焊接工作的质量打下坚实的基础。在焊接人员进场时必须经过项目部检测中心考核合格后持证上岗，针对螺旋段水冷壁材质多样性（多为12Cr1MoV、15CrMo、SA-213T12等合金钢部件）和水冷壁在组合、安装过程中施焊位置的复杂性，我们专门制定了一套考试方案：采用CHH317、CHH307等合金钢焊条，完成立焊、仰焊等试件并且全部合格后才能进入现场进行密封焊接工作。其次，因地制宜开展密封焊接专项培训，及时解决焊接时出现的各种问题。

2焊前焊缝清理彻底

焊接之前首先将焊缝两侧表面的氧化铁清理干净，确认焊缝周围无油漆、垢、锈等杂物。特别是在雨季中，管排上的积水不清理干净极易造成焊缝气孔、夹渣、裂纹等缺陷，同时极易造成管排变形，故先将管排上的水、污垢清除干净，剩下的水用氧乙炔火焰进行加热蒸发，清除最后的水渍。对于难以清除的锈渍等杂物，用磨光机打磨清除彻底后再进行焊接。

3密封条塞嵌密实

塞嵌时密封条必须使用锅炉厂提供的密封条进行塞嵌，禁止使用任何形式的钢筋、焊条等杂物进行代替。在塞焊前首先对管排做整体水平调整，管排下部做好刚性支撑，上部在离焊口500mm处用槽钢做一道刚性加固，在此基础上再进行下一步塞密封条工作。

每根密封条根据现场实际尺寸进行下料，密封条长度宽度一定修整合适，尽量做到密封条与水冷壁管没有间隙塞到位。塞完以后对塞缝做一下初步验收，对不符合要求的进行整改。密封条塞嵌时要处于两管子中心线，并且要塞紧、塞实，塞实后多点点固焊，每次点固的长度在20～40mm为宜，防止焊接过程中因应力过大造成点固焊点崩开。

4焊接防变形措施实施到位

除了采取上述所说的下部刚性支撑，以及上部槽钢刚性固定的措施外，我们还在焊接方法、焊接参数和焊接顺序上采取了相应的措施，起到了很好的效果。

4.1焊接方法

由于受施工现场条件限制，螺旋段水冷壁密封焊接通常情况下均采用手工电弧焊，在现场条件允许的情况下，可以选用热输入小的二氧化碳气体保护焊进行密封焊接。

4.2焊接参数

在螺旋段水冷壁密封焊接过程中为减小变形量，必须严格控制热输入，因此采用手工电弧焊时严禁使用Φ4.0mm的焊条，一般选用φ2.5mm和φ3.2mm电焊条；选用二氧化碳气体保护焊时一般选用φ1.2mm和φ1.6mm的焊丝。

4.2.1手工电弧焊焊接参数

采用手工电弧焊最重要的是焊接时要做到小电流、摆动焊接，碱性焊条采用直流反接，酸性焊条交、直流两用，电流推荐如下：φ2.5焊条:I=70A～90A；φ3.2焊条:I=90A～120A。

在保证满足焊缝设计要求的前提下，焊缝应做到越薄越好、越窄越好，推荐使用φ2.5mm焊条，螺旋段水冷壁密封采用双面焊接，在保证焊缝高度、宽窄比的同时，使用φ2.5mm焊条能有效减少焊接热输入量，从而有效减小焊接变形量。

4.2.2二氧化碳气体保护焊焊接参数

如果在密封焊接中采用二氧化碳保护焊薄焊道焊接时，焊接电流以100～140A为宜。

4.3防变形措施效果验收

整片螺旋段水冷壁管排密封焊接工作全部完成后，我们在对焊缝质量验收的同时也对几片管排平整度进行了测量，具体测量数据如下：

从表3中我们不难看出，螺旋段水冷壁密封焊接变形得到了有效控制，管排平整度控制在了合格范围内。

在全体人员的共同努力下，通过实施新方案，中电投白音华自备电厂2×35万千瓦机组建设工程#2锅炉螺旋段水冷壁密封焊接变形量均控制在合格范围内，取得了良好的成效，得到了业主、监理、总包的一致好评。我们将在后续施工的超临界、超超临界机组工程中推广应用该方案，并不断改良、完善该方案。

参考文献：

[1]焊接工艺规程,中国电建集团核电工程有限公司,2016.

[2]火力发电厂焊接技术规程,国家能源局,2012.