焊接和热处理技术方案

华能白杨河电厂2×135MW扩建工程1号标施工组织设计第十章焊接和热处理技术方案第十章焊接和热处理技术方案第一节工程概述及焊接施工特点1工程概述山东华能白杨河电厂扩建1#标工程新建1台HG-465/13.7-LPM型超高压循环流化床锅炉，额定蒸发量465T/h，过热蒸汽压力13.7Mpa，过热蒸汽温度540℃，给水温度245℃。配国产C135-13.24/535/535抽凝汽式汽轮机。2工程焊接施工特点依据我公司多年循环流化床锅炉和抽凝汽式汽轮机安装焊接的施工经验，我们认为此工程的焊接，热处理施工特点主要有：A、锅炉本体及受热面管道、汽机四大管道及主要附属管道的焊接和热处理施工是本机组安装和质量控制的重点。B、由于超高压循环流化床锅炉本身的独特要求，对锅炉密封焊接，锅炉钢结构、热旋风分离器等重要结构的焊接施工，提出更高要求。这是本机组焊接施工的另一重点。C、工程中的薄壁不锈钢小径管、保温用不锈钢勾钉及防磨板、热旋风分离器衬板等不锈钢材料的焊接应依据不锈钢的焊接特点，严格控制焊接工艺。这是本机组焊接施工不容忽视的重要方面。D．应用《ISO19001-2000质量体系要求》及《GB/T12467.2-1998焊接质量要求金属材料的熔化焊》进行施工管理，并应用焊接、热处理新技术是高效，高质量进行焊接和热处理施工的保证。E．具有金属表面耐磨堆焊和热喷涂的施工和技术能力，以备机组耐磨施工需要。3主要采用标准焊接专业施工项目主要有锅炉受热面管道、锅炉本体范围及附属管道和锅炉钢结构、密封焊接等；焊接施工中将执行以下标准：A、《电力建设施工及验收技术规范》(火力发电厂焊接篇)DL5007-92；B、《火电施工质量检验及评定标准》(焊接篇)；C、《电力建设施工及验收技术标准》(钢制承压管道对接焊接接头射线检验篇)DL/T5069-1996；D．《电力建设施工及验收技术规范》(管道焊接接头检验篇)DL/5048-95；E、《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323-87；F、《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》JB1152-81；G、《焊工技术考试规程》DL/T679-1999；H、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-96I、《铝母线焊接技术规程》DL/T754-2001华能白杨河电厂2×135MW扩建工程1号标施工组织设计第十章焊接和热处理技术方案4焊接专业人员的配备表1：焊接专业人员配备焊接专业技术负责人焊接质量检查员焊工焊接热处理人员2人1人40人2人5主要焊接机械的配置表2：主要焊接机械配置序号机械名称机械型号数量备注1逆变直流式电焊机ZX7-400S60台2脉冲直流氩弧焊机GTS-3004台3CO2焊机时代ZP7-5004台4焊条烘干箱YDH-1502台5吸湿机AHNB16mm1台6电脑温控柜WKG-240KW2台第二节焊接施工方案1小径管焊接方案对于循环流化床锅炉设备安装施焊中所涉及到直径小于65mm、壁厚不大于5mm的管子，采用全氩弧焊接工艺，如：过热器管排、疏放水管、汽机油系统、取样等项目的焊接。壁厚大于5毫米的管道及管件采用手工氩弧焊接封底，电弧焊盖面焊接工艺，如：锅炉水冷壁管主要采用氩弧打底，电焊盖面。表3中材质和规格借鉴以往类似工程,列举了主要涉及到的小径管材质、规格和焊接材料。表3：主要涉及到的小径管材质、规格和焊接材料小径管序号材质规格焊接材料备注120G32X4,42X5,60X5TIG-J50/J507215CrMo38X5TIG-R30312Cr1MoV38X4.5TIG-R314T9138X4.59CrMoV-N华能白杨河电厂2×135MW扩建工程1号标施工组织设计第十章焊接和热处理技术方案5TS30438X4.5ER308L620G+15CrMo38X5TIG-J50720G+12Cr1MoV38X4.5TIG-J50815CrMo+12Cr1MoV38X4.5TIG-R30912Cr1MoV+钢10238X4.5TIG-R3111T91+TS30438X4.5Inconel82焊接时依据作业指导书规定工艺，调整合适焊接电流和氩气流量，采用‘短路引弧法’将母材加热形成熔池后，立即填加焊丝。采用内填丝法（图一：内填丝法）以保证根部焊缝质量。焊接过程中尽量减少焊缝接头次数，熄弧填满熔池将电弧引向坡口边缘。电焊盖面时对上一层焊缝质量进行确认（若发现缺陷彻底清除，禁用二次熔化法消除）并按工艺要求再进行次层的焊接。采用‘提前送氩、滞后关氩’使熔池和接头在高温区域内受到保护；焊缝接头采用”热接头”法，并注意焊缝接头质量，以保证焊缝的优良品率。图１内填丝法施焊方向焊丝喷嘴水溶纸氩气图２小管充气保护图1：内填丝焊法锅炉密集排管如：水冷壁、省煤器、过热器等（管间距小于等于30毫米）为减少焊接热量的输入不均而产生的附加应力，可采用‘双人对称’和‘分段’焊接法。图2所示为水冷壁管排焊接示意图。点固好后，当甲焊工焊接A侧1#管子时，乙焊工同时焊接B侧3#管子，各自焊完后，甲焊工焊接A侧3#管子，乙焊工同时焊接B侧1#管子。照此类推，焊接其他管子。同时应注意焊口层间温度不能太低。123456B侧(乙焊工)A侧(甲焊工)图2：水冷壁管排焊接示意图图T91材料的焊接应当格外注意预热温度、层间温度、后热和焊后热处理工艺，同时需注意充氩保护。必须采用低的线能量（30KJ/cm），尽量采用氩弧焊，多层多道焊接，以提高焊缝冲击韧性。由于循环流化床锅炉的特殊要求，炉室内水冷壁和过热器管排的焊缝表面应尽量光滑，因此焊缝余高尽量小（不大于2.5mm），余高差尽量小(不大于1.5mm)，以便于打磨。氩弧焊盖面层尽量采华能白杨河电厂2×135MW扩建工程1号标施工组织设计第十章焊接和热处理技术方案用摇摆焊法，以提高焊缝表面质量。小径管焊接典型焊接工艺如表4所示：表4：小径管焊接典型焊接工艺序号材质规格坡口焊接方法焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(mm/min)氩气流量(l/min)预热温度(℃)备注120G42X5V型TIG100-12010-1238-468-12220G60X5V型TIG100-12010-1226-3210-12SMAW80-12024-2640-50315CrMo38X5V型TIG90-12012-1539-508-12100-250412Cr1MoV38X4.5V型TIG90-12012-1539-508-12150-3005T9138X4.5V型TIG90-1159-1160-8010-15150-300620G+12Cr1MoV38X4.5V型TIG100-12311-1248-538-12100-250TIG-J50712Cr1MoV+钢10238X4.5V型TIG102-12111-1243-498-12200-300TIG-R312中大径管焊接方案对直径大于65mm，壁厚大于6mm的管子采用手工氩弧焊封底电弧焊盖面焊接工艺，如：锅炉联络管、下降管、主蒸汽管道、高压给水管道等的焊接。主要涉及到的中大径管材质、规格、焊接材料和预热温度如表5所示。表5：主要涉及到的中大小径管材质、规格和焊接材料小径管序号材质规格焊接材料预热温度(℃)备注1SA106-B325X32TIG-J50/J507100-200212Cr1MoV159X14;273X28TIG-R31/R317200-3003St45.8/III219X17.5TIG-J50/J507420G159X12TIG-J50/J507为减少焊接变形和接头缺陷，直径大于194mm的管子采取二人对称焊。双人对称焊接应连续完成，避免因局部受热不均引起附加应力。（如被迫中断应采取缓冷防裂措施，再次焊接采用原焊接工艺）厚壁大管径应采用多层多道焊接工艺，要求氩弧焊封底的焊层厚度不小于3毫米，其它焊道的单层厚度不大于所用焊条直径加2毫米，焊道的摆动宽度不大于所用焊条直径的5倍。中大径管典型焊接工艺如表6所示：表6：中大径管典型焊接工艺序号材质规格坡口焊接方法焊接电流(A)焊接电压(V)焊接速度(mm/min)预热温度(℃)备注1St45.8/III219X17.5V型TIG100-12010-1241-51SMAW96-12524-2676-932SA106-B325X32U型TIG100-12010-1241-51100-200SMAW96-13024-2676-93100-200华能白杨河电厂2×135MW扩建工程1号标施工组织设计第十章焊接和热处理技术方案312Cr1MoV159X14;273X28V型TIG109-13111-1336-39150-250SMAW80-9626-2963-70200-300420G159X12V型TIG100-12012-1539-50SMAW80-12024-2640-503不锈钢小径管的焊接方案热工仪表管、取样管和油管道不锈钢小径管的焊接，由于壁薄容易烧穿、很难掌握熔透程度。过高的温度还会引起奥氏体钢管内壁氧化层堆积和焊瘤产生使管子容易堵塞。因此薄壁小径管材料的焊接主要采用高频引弧的低频率直流脉冲钨极氩弧焊工艺，而尽量不采用一般的钨极氩弧焊接工艺。在焊接手法上尽量采用摇摆焊法，以获得良好的外观和氩气保护效果。采用这种焊接工艺主要是考虑到奥氏体小径管薄壁材料焊接时对输入的精确控制要求过高（用较低的热输入获得较大和较均匀的溶深）同时避免热敏感性材料焊接时材料的高温停留时间太长，以减少材料焊接变形和由于高热输入而引起的晶间腐蚀等裂纹倾向。图3所示高频引弧的低频率直流脉冲钨极氩弧焊接工艺的电流-时间曲线。表7为高频引弧的低频率直流脉冲钨极氩弧焊接参考值。1020304050601234657电流(A)时间(S/5)图3：高频引弧的低频率直流脉冲钨极氩弧焊接工艺的电流—时间曲线表7：高频引弧的低频率直流脉冲钨极氩弧焊接工艺的参考值厚度(mm)电流(A)持续时间(s)脉冲频率(Hz)弧长(mm)焊速(mm/min)脉冲基值脉冲基值0.320-225-80.06-0.080.0680.6-0.850-600.555-60100.080.0670.8-1.055-600.885100.120.0850.8-1.080-1004钢结构和锅炉密封的焊接工艺钢结构的焊接将依据工程实际情况采用手工电弧焊或二氧化碳气体保护焊。主要钢结构焊接施工项目有：水冷壁鳍片对接密封焊接；热旋风分离器、省煤器护板组合焊接等。防止锅炉压力部件的磨损，对于保持锅炉的长期可靠运行是十分重要的。由于循环流化床锅炉燃烧大范围的底品位燃料，当炉膛内循环流动的燃料颗粒遇到不规则凸起时，将改变流动方向，造成磨损。因此循环流化床锅炉对于炉室密封的焊接质量要求更为严格，不但要求炉膛内密封采用两面焊接，并且要求炉膛内侧打磨光滑。为了减少打磨的工作量、保证炉膛内壁光滑和提高锅炉的使华能白杨河电厂2×135MW扩建工程1号标施工组织设计第十章焊接和热处理技术方案用寿命，依据工程实际情况可选用如下四种焊接方法：有陶瓷衬垫的CO2焊接技术，无陶瓷衬垫的CO2焊接技术，药芯焊丝CO2焊接技术和手工电弧焊技术。图4所示为有陶瓷衬垫的CO2气体保护焊示意图，由于有了陶瓷衬垫，降低了焊接施工难度，保证了底层熔透，提高了施工效率。这种焊接方法主要用于膜式水冷壁鳍片的单面焊双面成型。图4：有陶瓷衬垫的CO2气体保护焊示意图图5所示为无陶瓷衬垫的CO2气体保护焊示意图，这种焊接方法主要用于膜式水冷壁鳍片对接的双面焊接和热旋风分离器、空气预热器组合焊接及锅炉密封焊接等。图5：无陶瓷衬垫的CO2气体保护焊示意图对于低合金耐热钢材料钢结构的焊接，可采用药芯焊丝CO2焊接技术。如材质为12Cr1MoV、15CrMo的水冷壁鳍片焊接可采用GL-YR317、GL-YR307药芯焊丝。表8为典型CO2气体保护焊焊接工艺参数：表8:CO2气体保护焊焊接工艺参数序号钢材材料和厚度接头型式焊丝牌号和直径焊接电流A焊接电压V焊接速度cm/min气体流量L/min备注120#6mmV型对接有陶瓷衬垫ER50-61.2m