高寒地區(qū)的冬季施工焊接質(zhì)量管控

高寒地區(qū)的冬季施工焊接質(zhì)量管控【才商要】本文分析了冬季施工影響焊接質(zhì)量的不利因素，采取了有效管控措施，提高了冬季施工的焊接質(zhì)量，保證了機(jī)組安全運(yùn)行?！娟P(guān)鍵詞】冬季施工；焊接質(zhì)量；管控內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司是國家實(shí)施振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略，由國家發(fā)改委批準(zhǔn)的重要電源項(xiàng)目?？傄?guī)劃建設(shè)六臺(tái)600MW超臨界直接空冷機(jī)組，首期工程建設(shè)為兩臺(tái)600MW超臨機(jī)組，機(jī)組采用直接空冷，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝系統(tǒng)。2010年雙機(jī)投產(chǎn)發(fā)電。呼倫貝爾市位居歐亞大陸中緯度偏高地帶，冬季月平均溫度-26.2。。；最低氣溫-43.6°C。為了不影響施工進(jìn)度，有些焊接工作必須在冬季進(jìn)行。冬季施工影響焊接質(zhì)量的不利因素較多、如何米取有效管控措施？是保證冬季施工焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。1影響冬施工季焊接質(zhì)量的不利因素1.1溫度低對(duì)焊接質(zhì)量的影響主要有以下幾個(gè)方面：環(huán)境溫度低、熔池冷卻速度快,導(dǎo)致焊縫硬度增加、改變焊縫金相組織、降低焊縫的沖擊韌性。環(huán)境溫度低會(huì)使熔敷金屬冷卻速度加快，導(dǎo)致熔敷金屬中的氫不能有效逸出，增加焊縫的冷裂敏感性，易產(chǎn)生冷裂紋缺陷。低溫環(huán)境下使焊口的預(yù)熱效果變差，保持焊縫層間溫度困難。環(huán)境溫度低會(huì)使焊工操作困難，影響焊口合格率。1.2施工單位沒有在高寒地區(qū)冬季施工經(jīng)驗(yàn)兩家施工單位都沒有在高寒冷地區(qū)安裝機(jī)組的業(yè)績。對(duì)低溫環(huán)境下進(jìn)行焊接作業(yè)的帶來的困難認(rèn)識(shí)不足。在制定措施及執(zhí)行過程中難免存在偏差，如果冬季焊接工藝制定出來后不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況或?qū)嵤┖笮Ч缓茫瑢?huì)直接影響到焊接質(zhì)量。為機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行埋下隱患。1.3國內(nèi)沒有成熟的冬季焊接施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒在冬季施工開始前，對(duì)當(dāng)?shù)氐膬杉译姀S進(jìn)行了調(diào)研。其中，一家電廠二期工程為兩臺(tái)600MW亞臨界機(jī)組，#3、#4機(jī)組都在11月份完成了廠房采暖封閉工作。封閉后鍋爐廠房內(nèi)溫度能達(dá)到0C左右，施工過程中只要采取一些簡單的措施，環(huán)境溫度就802能滿足焊接作業(yè)的要求。另一家為熱電廠，新建的兩臺(tái)200MW供熱機(jī)組，施工工期短，建設(shè)速度快，在冬季施工前已完成了廠房封閉且受熱面焊接工作基本結(jié)束，不存在冬季施工問題。因此，沒有成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒學(xué)習(xí)的情況下，只能依據(jù)對(duì)規(guī)程的理解制定施工方案。2冬季焊接施工采取的主要措施2.1對(duì)環(huán)境溫度的要求允許進(jìn)行焊接操作的最低環(huán)境溫度因鋼材類別不同分別為：A-I為-10。0A-II、A-III、B-I類為0°C；B--II、B-III為5°C；C類不作規(guī)定。“環(huán)境溫度”具體是指焊口周圍的小環(huán)境溫度還是指防護(hù)棚內(nèi)的溫度，規(guī)程上并沒有明確的規(guī)定。如果將環(huán)境溫度規(guī)定為棚內(nèi)溫度會(huì)存在以下問題：溫度計(jì)的懸掛位置不一定能反映出焊接環(huán)境的真實(shí)溫度。鋼管的實(shí)際溫度有可能低于保溫棚內(nèi)溫度。由于棚溫度與棚外相差太大，并且不可能將整根鋼管都罩在棚內(nèi)，在熱傳導(dǎo)的作用下，使得鋼管的實(shí)際溫度低于棚內(nèi)溫度。所以，將“環(huán)境溫度”規(guī)定為焊口周圍600?800mm的范圍內(nèi)較為合適。2.2保證環(huán)境溫度的措施使用腳手架搭設(shè)防風(fēng)棚，里面采用防火苫布，外面搭設(shè)棉苫布。棚內(nèi)放置大功率的暖風(fēng)機(jī)來提高環(huán)境溫度，見圖1。圖1焊接時(shí)搭設(shè)的防護(hù)棚2.3特殊情況下的焊前預(yù)熱要求在0C及以下低溫下，壁厚不小于6mm的耐熱鋼管子、管件和厚度不小于34mm的板件焊接時(shí)，預(yù)熱溫度可按規(guī)定值提高30?50C；在-10C及以下低溫下，壁厚小于6mm的耐熱鋼管子及壁厚大于15mm的碳素鋼管焊接時(shí)應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱。實(shí)踐證明，當(dāng)環(huán)境溫度低于鋼材的允許焊接溫度時(shí)，根據(jù)不同類別的鋼材，只要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)803熱，或?qū)㈩A(yù)熱溫度提高30?50C，能夠保證焊接質(zhì)量。2.4焊口組對(duì)的質(zhì)量管控如果借用錘擊、倒鏈強(qiáng)拉、千斤項(xiàng)等外力進(jìn)行強(qiáng)力對(duì)口，會(huì)在焊后產(chǎn)生非常大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致焊縫提前失效。如在點(diǎn)焊后撤除強(qiáng)制器具，在后續(xù)的焊接過程中就可能導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生裂紋。由其是管子在低溫下，沖擊韌性降低，更容易發(fā)生上述問題。因此，在施工過程中禁止采用任何借助外力的方式，進(jìn)行焊口的組對(duì)。2.5預(yù)熱措施所有焊口都應(yīng)采用熱處理設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，并輔以火焰加熱。熱處理設(shè)備在焊接及焊縫冷卻過程中一直進(jìn)行伴熱，用以保證層間溫度及冷卻速度不要太快，見圖2。圖2焊前預(yù)熱焊口下方鋪設(shè)腳手板，腳手板上面鋪上一層石棉布，用來擋風(fēng)和防止發(fā)生火災(zāi)事故。焊后及時(shí)采用保溫棉對(duì)焊口及兩側(cè)300mm內(nèi)進(jìn)行包裹，以避免焊口冷速度過快產(chǎn)生裂紋缺陷。焊口附近區(qū)域加設(shè)爐片或暖風(fēng)機(jī)，并隨焊接位置的改變而相應(yīng)移動(dòng)，確保焊口附近的小環(huán)境溫度滿足要求。加強(qiáng)打底焊縫的檢查，并及時(shí)進(jìn)行次層焊接，焊口如無特殊原因應(yīng)一次焊接完成，防止產(chǎn)生冷裂紋。采用多層多道的焊接工藝，減少單層焊道的線能量輸入。3焊接過程的質(zhì)量管控保證冬季焊接質(zhì)量的關(guān)鍵在于過程的管控，尤其是對(duì)焊口附近溫度的監(jiān)測(cè)更是整個(gè)工作的重中之重。為了保證焊接過程中焊口附近的溫度及預(yù)熱符合要求，并且可控、在控，采取了如下措施：冬季施工措施制定審批后，要求參建單位組織施工人員進(jìn)行了學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)了做好冬季施工措施的必要性和重要性，使施工人員了解了冬季施工的具體工作和要求。804在采取搭防護(hù)棚、用電熱片和暖風(fēng)器提高環(huán)境溫度的同時(shí)，加強(qiáng)了對(duì)焊口位置的溫度監(jiān)測(cè)，環(huán)境溫度達(dá)到要求而焊口處溫度低同樣不允許進(jìn)行焊接工作，見圖3。圖3實(shí)測(cè)管口溫度要求施工單位的焊接工地安排專人每天在焊接前對(duì)各個(gè)施工作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量并做好記錄，確認(rèn)施焊的溫度符合要求并簽字確認(rèn)后，方可進(jìn)行焊接工作。溫度測(cè)量記錄一式兩份，一份掛在焊接防護(hù)棚內(nèi)，便于檢查。一份在每天下班前報(bào)到工程部存檔。工程部鍋爐、金屬專業(yè)和監(jiān)理人員每天對(duì)各個(gè)施工作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行檢查，每周組織參建單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的冬季施工措施的執(zhí)行情況進(jìn)行專項(xiàng)檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并使問題得到及時(shí)解決。4冬季施工焊口的檢驗(yàn)為了保證機(jī)組投產(chǎn)后能安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)冬季施工的焊口進(jìn)行了有計(jì)劃的檢驗(yàn)工作。4.1對(duì)1號(hào)爐分隔屏的全部焊口和低溫再熱器的部分安裝焊口進(jìn)行了復(fù)檢，共檢查分隔屏焊口2435道(UT)，低溫再熱器焊口216道(RT)、390道(UT)、390道(MT)，均未發(fā)現(xiàn)裂紋及疑似裂紋的缺陷存在。復(fù)檢比例約為冬季施工焊口總數(shù)的15%。4.2對(duì)1、2號(hào)爐低溫再熱器焊口隨機(jī)抽取了六根試樣進(jìn)行折斷實(shí)驗(yàn)，未見缺陷，見圖4。圖4低溫再熱器焊口斷面8054.3對(duì)1號(hào)爐分隔屏冬季施工焊口(T91)進(jìn)行了金相組織檢驗(yàn)，金相組織為回火馬氏體，見圖5。圖5焊縫金相組織5結(jié)論5.1我公司1號(hào)機(jī)組于2010年11月20日通過168小時(shí)試運(yùn)，2號(hào)機(jī)組于2010年12月1日通過168小時(shí)試運(yùn)轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行，截止目前為止，未出現(xiàn)冬季施工焊口泄漏問題，說明冬季施工焊口管控措施可靠、有效。5.2規(guī)程中對(duì)于“環(huán)境溫度”的概念較為模糊，如單純將保溫棚內(nèi)溫度視為“環(huán)境溫度”將無法保證焊接質(zhì)量。“環(huán)境溫度”應(yīng)定義為施焊部件800mm范圍內(nèi)，尤其是焊口兩側(cè)300mm內(nèi)的溫度要