淺談MW機組鍋爐水冷壁組件焊接變形控制

1、鍋爐水冷壁組件焊接變形控制 摘要平頂山魯陽電廠一期2×1000MW 機組工程為河南省的首臺單機容量百萬千瓦機組工程，#2機組由河南第一火電建設公司承建，于2008年12月鋼架吊裝安裝開工，承建公司給予了高度的重視，成為是塑公司形象的跨越工程，而要想干成精品工程，就必須全面消除質量缺陷，優(yōu)良的外觀工藝是確保內在質量的前提，施工中要全面消除質量通病。由于本工程鍋爐爐膛截面尺寸較大（爐膛寬33m），劃分的水冷壁組件幾何尺寸較大，增加了該部分（水冷壁和包墻）組件焊接時防變形的難度，因此，控制組件焊接變形，就成了我們工作的重點。本文在總結類似600MW機組鍋爐工程基礎上，對產生組件焊

2、接變形的原因進行了客觀的分析，制定出防止水冷壁組件焊接變形的有效措施，并在本工程有效的實施，達到了防止組件焊接變形的效果。關鍵詞鍋爐水冷壁組件；變形；控制1概述：平頂山魯陽電廠位于平頂山市所轄的魯山縣辛集鄉(xiāng)北部,由中國電力投資集團公司投資籌建，規(guī)劃容量為4×1000MW超超臨界燃煤機組，本期工程建設2×1000MW超超臨界燃煤機組，并留有再擴建場地。其中#2機組主體工程由河南第一火電建設公司安裝施工，于2009年12月安裝開工，計劃于2010年6月份試運移交。本工程三大主機分別是：鍋爐：東方鍋爐(集團)股份有限公司設計制造型號：DG3000/26.15-1型型式：超超臨界參

3、數(shù)、變壓直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天島式布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構、對沖燃燒方式，型鍋爐。汽輪機：哈爾濱汽輪機廠有限責任公司設計制造型號：CCLN1000-25/600/600型型式：超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機發(fā)電機：哈爾濱電機廠有限責任公司型號：QFSN-1000-2型鍋爐爐膛寬33m,從前水冷壁到后包墻深35.675m，包墻過熱器管子規(guī)格38.1×6.5，鰭片規(guī)格6.4×12.7、6.4×31.7、6.4×13、6.4×76.2、6.4×8；水冷壁管子規(guī)格38.1×7.5

4、，鰭片規(guī)格6.4×12.7；組件寬度平均為12m;上下管屏對口后，在對口部位加密封條施焊。為了減少高空作業(yè)，我們根據(jù)吊車力能，在地面將水冷壁和包墻管屏組合成組件，劃分為29個組件，每個組件都需要在地面組合、焊口、鰭片密封焊接完成，質量驗收合格后吊裝，而組件焊接密封時容易產生熱應力導致組件變形嚴重，吊裝前就要進行必要的校正，花費一定的時間和費用，因此，控制組件焊接變形，就成了我們工作的重點。2現(xiàn)狀：驗標要求：組件平整度不大于5mm現(xiàn)狀：以往工程由于搶工期，忽視對水冷壁組件焊接變形的控制，導致組件焊后變形嚴重，遠遠超出5mm，需要對組件校正后才能吊裝。3 原因：對組件的組合流程

5、進行全過程的監(jiān)測,結合和焊接班工人師傅的討論,組件的變形主要發(fā)生在焊接密封條時間里，分析總結出引起變形的原因有；1）焊接人員責任心不強，未按焊接工藝卡要求施焊，焊接電流過大，容易引起焊接變形。2）焊接人員焊接水平不高，造成焊縫成型不良，也容易引起焊接變形。3）對口時存在折口、錯口現(xiàn)象，管排變形自然導致組件變形。4）受熱面組件管排鰭片的鋼板均在=6-8mm，鋼板厚度薄，組件寬度在10-50m之間，鰭片加的不夠均勻，存在彎折，焊接時容易引起變形。5）組件上同時大面積密封施焊，引起焊接熱變形。6）焊接過程中未采取防變形措施，引起組件焊接變形嚴重。7）組合過程中施工順序不規(guī)范，焊接順序不合理也容易引起

6、焊接變形。4措施針對以上原因，逐條制定出有針對性的解決措施，防止組件變形超標，即最大變形量控制在5mm以內。1）強化質量意識教育，提高“一次做好”認識。重新進行一次技術交底，熟練掌握焊接工藝卡的技術要求，焊條擺動要均勻、速度適中，使熔池的冷卻速度減慢，焊接過程中監(jiān)視焊接焊接電流在110A左右，否則停止焊接或更換焊接位置，避免焊接熱應力集中引起組件變形。（意識教育）2）驗證焊工資格，全部持證施焊。查對所有施焊人員的焊工證，要求施焊項目與證件相對應，且在有效期內，同時進行現(xiàn)場模擬練習考試，合格后方可在組合件上施焊，否則重新培訓考試或更換焊工。3）提高對口質量、消除焊口的影響。在管屏對口時，先點固焊

7、，根據(jù)管子焊接時的焊接應力向下特點，可讓管子對口處稍微向上偏折，然后復查對口錯口和折口，保證管子焊接后平整均勻。4）進行適度修割、加裝鰭片均勻。管子對口焊接完畢，進行加密封鰭片工作，光管間隙均勻，便于鰭片加裝均勻，焊口受焊縫的影響，間隙存在凸凹現(xiàn)象，則需要對鰭片進行適度的切割修整，確保鰭片與管子外壁間隙均勻（焊縫寬度一致）。5）合理調整焊接速度、防止局部高溫變形。焊接時，禁止一次大面積把密封焊完，要留下焊縫冷卻的時間，可以采用焊工分班施焊制度，待焊縫冷卻后再接著施焊，降低組件（焊逢）溫度，防止變形。6）采取有效措施、限制焊接變形。受熱面組件焊口完畢，在上下密封焊接前對組件焊接區(qū)域進行加固措施，

8、防止焊接時組件上下變形；先在聯(lián)箱頭部布置型鋼支撐，保證集箱管座和管屏對口時保持平整。（聯(lián)箱頭部支撐）在焊口附近增加了一道加固梁，這樣能夠有效地防止管排在焊接過程中大面積受熱上拱變形。（焊口附近加固梁）在組件下部焊口附近增加一道加固措施，這樣能夠有效地防止管排在焊接過程中大面積受熱下塌變形。（組件下部加固）7）采用合理順序、消除焊接應力變形。經(jīng)過反復討論和模擬實踐驗證，遵循合理的焊接順序如下：焊接順序示意圖第一步：首先焊接所有編號為1的焊縫；數(shù)字1表示第一次焊接焊縫；第二步：接著焊接余下編號為2的焊縫，數(shù)字2表示第二次焊接焊縫；第三步：接著焊接余下編號為3的焊縫，數(shù)字3表示第三次焊接焊縫；第四步

9、：焊接完成背面焊縫的焊接；第五步：上述四步焊完后，留下的正好是所有8的倍數(shù)的焊縫（編號為8和16）。，則此時可以完成該部分焊縫的焊接。焊接時嚴格執(zhí)行上述步驟，避免眾多焊工聚集施焊，嚴格監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)問題并作出相應調整。5效果經(jīng)過以上幾方面的控制措施，我們基本控制住了組件的焊接變形，組合后的組件變形量不但小于5mm，且工藝優(yōu)良、外觀美觀，達到了工地、項目部及公司規(guī)定的質量標準，收到了預期的效果，為創(chuàng)建精品工程，打下了堅實的基礎。四、減小焊接殘余應力的措施 8 _/ X( y- q: X  O/ |4 S# U% F# 7 k# w6 e6 |4 t+ 5 J4 M一般來說，可

10、以從設計和工藝兩方面著手： + C8 Z+ _4 e6 b2 n* E& g0 e6 z+ W  c$ Y; R/ n, z8 |5 A: Q& G1設計措施 0 A% m+ ( ?, R& _0 # ?& j* l8 S$ O; y% O* u  d# |0 |; i- C' 4 K 盡可能減少焊縫數(shù)量； ! a- F1 D7 q& P9 q. J( 6 d; R3 b; R0 l" O0 _! Q 合理布置焊縫； % r2 e4 m: X) D1 _, U( q" V, _6 &am

11、p; V. 采用剛性較小的接頭形式。 : i  o8 G% f0 D; . Y7 w; H  P* d% c2工藝措施 - T: H! K+ L/ Q* u$ z7 d$ h! ( H% l3 u0 H0 D, h（1）采用合理的裝配和焊接順序及方向 ( - N( 2 x, s% h/ G+ b9 g/ w  j2 j 鋼板拼接焊縫的焊接； ! T$ I, s3 I% x8 ) M3 7 r  . m$ T1 e$ S7 u( B, o 同時存在收縮量大和收縮量小的焊縫時，應先焊收縮量大的焊縫； 3 V 

12、 ) 5 l5 T5 Q8 F/ $ H+ 7 K# l+ 2 G- D0 x6 |1 - , k 對工作時受力較大的焊縫應先焊； / 4 g; u# t6 _0 s! o( V8 4 n7 Q+ U. x; k 平面交叉焊縫的焊接。 * |3 5 G6 ?1 V. / g% ! m$ j+ y% K) b（2）縮小焊接區(qū)與結構整體之間的溫差 （預熱法、冷焊法） . y: E; K, q* r3 I8 - q; b5 U0 h! Y! W" D  N9 B（3）加熱“減應區(qū)”法 . P9 D/ m: u5 E, J8 A' u, W( z+ x7

13、 u（4）降低接頭局部的拘束度   S6 x  j5 w8 |4 w2 D# X( g& f3 v1 U9 U/ p( B6 K（5）錘擊焊縫 , J: S/ W0 q6 F6 S2 v, e) w: H2 M, 五、消除焊接殘余應力的方法 1 c- w6 c8 O; 2 % w; s$ x6 V* i4 . ; B% E1熱處理法 - i& S) d1 U2 Q+ O: F* g' T$ Q) X* a3 O# P  p熱處理法是利用材料在高溫下屈服點下降和蠕變現(xiàn)象來達到松馳焊接殘余應力的目的，同時熱處理還可

14、以改善接頭的性能。 $ l3 Q& j7 p+ T% u8 w& t# _' p" i- h) r8 t4 W2 V2 w（1）整體熱處理 整體爐內熱處理、整體腔內熱處理 , i. I; R. b9 p9 s  C% n) : i整體加熱熱處理消除殘余應力的效果取決于熱處理溫度、保溫時間、加熱和冷卻速度、加熱方法和加熱范圍。保溫時間根據(jù)板厚確定，一般按每毫米板厚12 min計算，但最短不小于30 min，最長不超過3h。 + P3 Y# , X- q3 % a, N6 V. E9 h0 n' R碳鋼及中、低合金鋼：加熱溫度為5806

15、80； ' O' % . o1 m0 % " u$ g! A! M' f4 f; r4 V, D/ 6 U鑄鐵：加熱溫度為600650。 % G" u! c* _: e$ a  / q# ?! 1 t7 K: u$ F# M) ' W（2）局部熱處理 ; i; H* $ T4 T  u/ q: J( H' u& Z9 N5 b# K' f0 e( r局部熱處理只能降低殘余應力峰值，不能完全消除殘余應力。加熱方法有電阻爐加熱、火焰加熱、感應加熱、遠紅外加熱等，消除應力效果與加熱區(qū)的范圍、溫度分布有關。 " K3 T0 T( o8 ?* c7