1 000 MW機(jī)組3 000 m3除鹽水箱焊接變形控制

章正茂，徐繼輝

(安徽電力建設(shè)第一工程公司，安徽 合肥 230088)

1 000 MW機(jī)組3 000 m3除鹽水箱焊接變形控制

章正茂，徐繼輝

(安徽電力建設(shè)第一工程公司，安徽 合肥 230088)

在高參數(shù)、大容量火力發(fā)電機(jī)組中，一般除鹽水箱體積大、壁厚薄、焊縫多，在焊接過程中不可避免地產(chǎn)生焊接應(yīng)力和焊接變形。焊接變形如果控制不好，會(huì)使焊件尺寸改變從而影響裝配，嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢，因此控制焊接變形尤為重要。焊接變形的控制是保證除鹽水箱質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，采取合理的措施可有效地減少焊后變形，保證焊接質(zhì)量，提高除鹽水箱使用壽命。介紹除鹽水箱的結(jié)構(gòu)和連接形式，分析變形原因和類型。從焊接方法、焊接順序、焊接工藝參數(shù)和防變形措施等方面來控制焊接變形，效果良好。

除鹽水箱；焊接變形；控制；質(zhì)量

0 前言

銅陵發(fā)電廠六期工程#5機(jī)組為“上大壓小”改擴(kuò)建1 000 MW機(jī)組，該機(jī)組設(shè)計(jì)三臺(tái)3 000 m3除鹽水箱均為火力發(fā)電廠中常見的立式圓柱形罐體結(jié)構(gòu)，主要由底板、壁板和拱頂三部分構(gòu)成，裝配采用倒裝法。由于水箱體積較大，壁厚較薄，在焊接過程中容易產(chǎn)生變形，其焊接質(zhì)量很大程度上決定了水箱的質(zhì)量和使用壽命，因此控制焊接變形對(duì)保證水箱施工質(zhì)量尤為重要。

1 結(jié)構(gòu)和連接形式

除鹽水箱每臺(tái)質(zhì)量為107 t，壁內(nèi)直徑18.9 m，高14.3 m，材質(zhì)Q235B，最薄厚度6 mm。

除鹽水箱底板厚度δ＝12 mm，由中心板和邊緣板兩部分組成，中心板為搭接形式，邊緣板為對(duì)接形式，下面加厚度δ＝6 mm的墊板，與邊緣板貼緊。中心板由中心向四周對(duì)稱排列，焊縫布局為橫向長焊縫和縱向短焊縫，如圖1所示。

壁板為圓柱形筒體結(jié)構(gòu)，底層壁板最厚δ＝14mm，頂層壁板最薄δ＝6mm，壁板之間采用對(duì)接形式，為全熔透焊縫，V型坡口雙面焊接，立焊縫和橫焊縫相互錯(cuò)開，如圖2所示。

圖1 除鹽水箱底板

圖2 除鹽水箱壁板

頂板為圓弧形拱頂結(jié)構(gòu)，厚度δ＝8 mm，焊縫為搭接形式，如圖3所示。頂板內(nèi)部設(shè)加強(qiáng)筋，縱向和環(huán)向交錯(cuò)，為T型接頭形式。

圖3 除鹽水箱頂板

2 焊接變形原因

焊接變形的原因是由于對(duì)構(gòu)件進(jìn)行了不均勻加熱。在加熱過程中，只要溫度高于材料屈服點(diǎn)的溫度，構(gòu)件就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，冷卻后，構(gòu)件必然有殘余應(yīng)力和殘余變形。除鹽水箱施工中，由于底板板厚較薄，焊縫縱橫交錯(cuò)，在平行于焊縫方向和垂直焊縫方向均產(chǎn)生收縮，容易產(chǎn)生收縮變形和波浪變形；頂板由于搭接焊縫和加強(qiáng)筋角焊縫布局密集，橫向收縮沿板厚分布不均，在焊接過程中容易產(chǎn)生角變形和波浪變形。

3 變形控制措施

3.1 焊接方法

焊接線能量對(duì)控制焊接變形尤為重要。在水箱頂板搭接焊縫、底層壁板和邊緣板的角焊縫中，由于焊接條件較好，便于操作，使用CO2氣體保護(hù)焊(減少熱輸入)，在保證焊接工藝質(zhì)量的同時(shí)，能夠較好地控制變形。

3.2 焊接順序

(1)從中心向兩邊，先短后長，先縱后環(huán)。

底板中心板焊接時(shí)，如圖1所示，先焊接位于中間的縱向短焊縫，再逐漸焊接兩邊焊縫，如圖1中先焊接焊縫①，依次焊接焊縫②、③、…。縱向短焊縫焊接完成后，再焊接橫向長焊縫，如圖1中焊縫⑦，并且從該焊縫中心向兩邊焊接，再依次焊接⑧、⑨、…。壁板焊接時(shí)，先焊接立焊縫，后焊接橫焊縫，為減小應(yīng)力集中，T型接頭處預(yù)留200 mm，待最后進(jìn)行焊接，確保焊透。頂板長焊縫從中間向兩邊焊接。

(2)跳焊法。

采用跳焊法是為了避免熱量輸入過于集中，主要有分段跳焊和隔條跳焊，長焊縫可用分段跳焊法，焊縫比較集中區(qū)域可用隔條跳焊法，兩種方法也可同時(shí)交叉使用。在底板長焊縫焊接過程中，分成若干段短焊縫，每段長500 mm，每隔500 mm跳焊，如圖4所示。壁板環(huán)向橫焊縫和頂板搭接焊縫焊接時(shí)，焊縫每段長600 mm，每隔600 mm跳焊。

在頂板搭接焊縫焊接時(shí)，隔條跳焊，如圖3所示，按照1、2、3、…、6的順序來焊接。

圖4 分段跳焊法

(3)分段退焊法。

分段退焊的原理是分散熱量，避免熱量輸入過于連續(xù)集中，減小了前后溫差，因而有利于消除應(yīng)力、減少變形。采用分段退焊法，以1～2根焊條為一個(gè)循環(huán)，在焊縫分段跳焊時(shí)，也可以使用分段退焊法，如圖5所示。

圖5 分段退焊法

(4)對(duì)稱焊接。

無論長焊縫還是短焊縫，都有必要采用對(duì)稱焊接。在底板焊縫焊接中，兩名焊工沿底板中心線對(duì)稱焊接，在壁板環(huán)焊縫焊接過程中，焊縫四周均勻分布六名焊工同時(shí)焊接；頂板搭接焊縫焊接時(shí)，四周均勻分布三名焊工同時(shí)焊接。在局部焊接時(shí)，焊工不宜過多和集中。

3.3 焊接工藝參數(shù)

采用CO2氣體保護(hù)焊或焊條電弧焊進(jìn)行焊接時(shí)，焊接電流要適中，電焊條直徑不宜過大，以控制焊接線能量。在保證熔合良好的情況下，坡口和間隙盡量小一些，焊縫尺寸在符合要求的條件下也要盡量小。焊接過程中控制焊接速度，盡可能做到等速焊接，確保焊縫收縮均勻。除鹽水箱的焊接工藝參數(shù)如表1所示。

3.4 剛性固定法

在水箱焊接施工中，還采用了剛性固定法來控制焊接變形。在底板邊緣板對(duì)接焊縫施焊前采用龍門架加固，底板長焊縫每隔400 mm用龍門架加固，在壁板的內(nèi)側(cè)橫焊縫上下50 mm處增加了加強(qiáng)圈，立焊縫每隔400 mm處增加了加強(qiáng)板。

表1 焊接工藝參數(shù)

4 結(jié)論

該工程中由于采用了有效的防變形措施，合理選用焊接工藝，嚴(yán)格控制焊接順序和執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，三個(gè)除鹽水箱經(jīng)焊后實(shí)測(cè)，底板的局部凹凸度均小于30 mm，底圈壁板內(nèi)表面任意點(diǎn)半徑的偏差均在±15 mm范圍之內(nèi)，箱體壁板圓度良好，拱頂?shù)木植堪纪棺冃尾捎脴影鍣z查，間隙都小于10 mm，完全滿足規(guī)范要求，焊接變形控制效果良好。

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[2]付榮柏.焊接變形的控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)(第三卷)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

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[5]朱 江.焊接變形的控制和預(yù)防[J]，電焊機(jī)，2009，39(8)：90-93.

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Control of welding deformation for the 3 000 m3desalting water tank of 1 000 MW unit

ZHANG Zheng-mao，XU Ji-hui
(Anhui Electrical Power Construction No.1 Company，Hefei 230088，China)

In the large capacity and high parameter thermal power station，in the course of welding the desalting water tank，the welding stress and deformation must be produced because of its larger volume，the thinner wall thickness，the more welds.If the control of the welding deformation isn't good，it can make weldments dimension changing and influencing assembly，even make products scrap，it is very important to control the welding deformation.The control of the welding deformation is the important link to ensure the quality of desalting water tank，after the use of reasonable measures，can reduce the welding deformation effectively，ensure welding quality，improve using life of the desalting water tank.This paper introduces the construction and the connecting format of the desalting water tank，analyse the causes of deformation and the types，takes measures in these aspects of reasonable welding method，welding sequence，welding condition and measures of the preventing deformation，and achieves good results.

desalting water tank；welding deformation；control；quality

TG404

B

1001-2303(2011)12-0062-03

2010-11-25

章正茂(1982—)，男，湖北鄂州人，學(xué)士，主要從事電站焊接技術(shù)管理工作。