槽式导热油光热发电集热管氩弧焊流水线作业的可行性

槽式导热油光热发电集热管氩弧焊流水线作业的可行性

刘西

南京中核能源工程有限公司南京210000

摘要：为了更好的完成槽式导热油光热发电项目，为公司在光热新能源板块的长远发展考虑，通过项目现场实际焊接试验的方法研究了集热管手工焊流水线焊接作业的可行性。结果表明：槽式导热油光热发电集热管手工焊流水线焊接作业具备施工可行性；集热管流水线焊接作业可提高工作效率；减少施工过程中人员的窝工情况，降低了生产成本。可见集热管手工焊流水线作业更有利于项目施工生产。

关键词：槽式导热油光热发电；集热管；流水线作业；焊接；氩弧焊

槽式导热油光热发电，利用槽型抛物面反射镜，将太阳光聚焦到集热回路内玻璃真空集热管上，加热集热管中的吸热介质（导热油），再利用吸热介质（导热油）的热能通过蒸汽发生器产生过热蒸汽，推动汽轮机做功发电。

集热回路采用直通式真空吸热集热管，集热管安转到集热器阵列上之前需预制成三连管。关于集热管的预制焊接，目前国内主要使用的是手工氩弧焊，集热管因其本身的结构特性，在三连管预制过程中生产效率一直不高。签于此，本文结合集热管手工氩弧焊焊接技术，研究流水线焊接作业的可行性，以期为集热管手工焊流水线作业提供合理可行的指导。

1真空集热管产品构造

槽式导热油光热发电系统的核心部件是高温太阳能真空集热管。它是将太阳能转变为热能最为核心的部件，它的热性能和可靠性决定整个槽式热发电系统的热效率和经济成本。

图1集热管示意图

Fig.1Aschematicdiagramofaheatcollector

以国内某光热发电项目常用真空集热管为例，集热管玻璃管罩外径125mm，金属吸热管长度4060mm，材质为TP321，规格为70*2.2mm，集热管预留焊口单边长度10mm。

2集热管焊接

集热管内输送的介质为导热油，管道在焊接过程中不允许管内焊缝有毛刺、凹坑、焊缝过高等缺陷。所以对该种管道的焊缝成型要求特别高，要求双面成型，不允许咬边和未焊透，焊缝高度0～1mm，坑深度不超过0.3mm，尤其是管内焊缝必须成型均匀光滑无毛刺，焊缝高度均匀0mm～0.3mm。

针对集热管吸热管材焊接来说，就是薄壁不锈钢管道的焊接，但是工况施工条件苛刻，施工技术要求高。按这种情况，根据钨极氩弧焊的性能和其优点，选择管内充氩气进行钨极氩弧焊焊接。

2.1焊接施工

（1）按集热管厂家说明及设计图纸要求，逐根检查集热管，检查合格后集热管吸热管端部修平。采用Ⅰ形对接坡口，坡口组对间隙0-1.5mm。手工氩弧焊GTAW焊接，1道焊接完成，背部充氩气保护。

图2焊缝坡口示意图

Fig.2Graphdiagramofweldslope

（2）将焊接工装摆放至指定位置后，调节两端集热管焊接工装的高差，高差、左右偏差均不得超过2mm。

（3）将三根集热管放置在焊接工装上，尾管位置、方向必须一致。

（4）正确将待焊件接地，保证将接地极连到钢管上，而不是集热管的内外金属部件。

（5）集热管内通Ar，先用焊机将三根集热管点焊固定后，点焊固定点数为3~4个。点焊固定时，需要两名管工在两边将集热管管口进行对接，管口错口不得超过0.2mm，确保集热管在一条线上，并且注意三根集热管的尾管方向必须一致，然后焊工开始进行点焊固定。

（6）开始集热管的预组装焊接工作。

2.2集热管搬运

（1）集热管采用定制货架运输到货，首先将集热管货架可拆卸横梁拆除，进行整层移取到工作台上，然后将固定集热管两端头螺丝拆除。

（2）将集热管从层架上取出并放置在存放台上，通过目视镜斑以检查其真空度。

（3）单根集热管的搬运至少需两人完成，三连管则至少需要四人搬运。

图3集热管搬运示意图

Fig.3Loadingdiagramofheatcollector

在搬运三连管时，安排两人支撑内部钢管两端，其余人员在相邻集热管的焊接位置进行支撑。

（4）除了符合人体工程学的健康和安全的问题，少于规定的人数可能会破坏集热管。

（5）搬运集热管时必须在两端通过抓住支撑末端或内部钢管进行，禁止徒手触碰玻璃管。

（6）禁止将集热管放在肩部/颈部，一旦玻璃破碎，会受到伤害。

3集热管流水线作业的效率

集热管三连管预制效率需充分考虑集热管搬运时间和三连管存放临时架上的时间。

3.1常规集热管焊接

图4焊接工装示意图

Fig.4Aschematicdiagramofweldingfittings

（1）集热管从整层存放平台搬运到焊接工装上，4人搬运一次用时约10分钟时间。

（2）2人继续搬运集热管，2人配合点口，用时约10分钟。

（3）4人配合点口和焊接，三连管焊接完成用时约20分钟。

（4）4人配合搬运三连管到临时存放架，继续下次三连管的预制，用时约20分钟。

此类班组配备2名普工，1名焊工，1名管工，完成一次三连管的预制焊接用时约50分钟。日平均有效工作时间按8小时计，每天完成三连管预制约8根。

3.2集热管流水线焊接作业

（1）集热管从整层存放平台搬运到①②焊接工装上，4人用时约20分钟。

（2）焊接工装①组对焊接完成，③焊接工装上搬运准备完成，用时约20分钟。

（3）焊接工装②组对焊接完成，①搬运、铺设完成，用时约25分钟。

（4）焊接工装③组对焊接完成，②搬运、铺设完成，用时约25分钟。

图5流水线作业焊接工装布置示意图

Fig.5Layoutdiagramofweldingassemblyforpipelinework

此类班组配备4名普工，1名焊工，1名管工，焊接工装①②③三连管流水线作业，日平均有效工作时间按8小时计，每天完成三连管预制约18根。

对比常规集热管焊接和流水线作业焊接，整体效率上来说，集热管流水线作业效率是常规集热管焊接效率的2倍多。

4结论

集热管流水线作业在三连管预制上更占优势，从焊接工装的布置，到集热管的搬运，充分考虑了工作的衔接性，尽可能的减少了人力资源的浪费。从项目实际施工试验结果得出槽式导热油光热发电集热管手工焊流水线作业具备可行性，对提高项目集热管施工效率具有显著作用。

参考文献

[1]中国工程建设标准化协会化工分会.现场设备、工业管道焊接工程施工规范:GB50236—2011[S].北京:中国计划出版社,2011

[2]全国锅炉压力容器标准化技术委员会.承压设备焊接工艺评定：NB/T47014—2011[S].北京:国家能源局,2011

作者简介

刘西(1984—)，男，汉，河南虞城县，大专，中级工程师。