660MW超超臨界機組建設焊接質量監督

劉煒

摘 要：該文就660 MW超超臨界機組的基建焊接工作進行了闡述，結合工程實踐中設備監造、設備驗收、設備安裝發現的焊接質量方面的問題進行了分析和處理并對基建焊接質量監督提出一些建議，為超超臨界機組基建焊接技術管理提供參考和借鑒。

關鍵詞：超超臨界 基建 焊接

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0092-02

江蘇射陽港發電公司三期擴建工程共建設2臺660 MW超超臨界火力發電機組。工程的三大主設備型號分別如下。

鍋爐型號DG2060/26.15-Ⅱ2，為超臨界參數、一次中間再熱、前后墻對沖燃燒全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。

汽輪機型號N660-25/600/600，為超超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式。

發電機型號QFSN-660-2-22，自并勵靜止可控硅整流勵磁系統的三相交流隱極式同步汽輪發電機，其出口電壓為22 kV。發電機冷卻方式為水—氫—氫。

1 焊接質量管理的內容和要求

焊接質量監督管理大致包括：資質審查、工藝審查、焊接質量巡查（包括旁站監督）3個方面。整個焊接管理分為焊前準備、焊接過程監控和焊口質量檢驗（含焊口無損檢測）3個過程。

焊接質量管理中應執行的主要規范有：DL/T869《火力發電廠焊接技術規程》、DL/T678《電站鋼結構焊接通用技術條件》、DL/T5210.7《電力建設施工質量驗收及評價規程第7部分：焊接》、DL/819《火力發電廠焊接熱處理技術規程》等。

1.1 資質審查

資質審查的對象包括所有的焊接相關人員：焊接技術人員、焊接質量檢查人員、焊接檢驗人員、焊工及焊接熱處理人員。

人員資質審查中容易出現的問題有：證件超過有效期、焊工考試的項目與從事的焊接項目不符、無損檢測人員資質等級不符合要求等。

1.2 焊接材料

焊接材料包括焊條、焊絲、鎢棒、氬氣、氧氣、乙炔和焊劑等。

焊接材料應符合國家標準或有關規程的要求。焊條、焊絲要有制造廠的質量合格證，合格證的內容應包括化學成分、力學性能。合金鋼焊條、焊絲應按批進行光譜抽檢。

鎢極氬弧焊用的電極宜采用鈰鎢棒，所用氬氣純度不低于99.95%。

1.3 焊接工藝和檢驗

施工單位的焊接工藝評定項目應能覆蓋工程施工中的全部焊接工作。

原則上承壓焊口都需氬弧焊打底，小徑管采用雙氬焊接。

焊口應連續完成，若被迫中斷時，應采取防止裂紋產生的措施，再焊時應仔細檢查并確認無裂紋后，方可繼續施焊。

1.4 不合格焊口處理

不合格焊口的處理原則應按DL612《電力工業鍋爐壓力容器監察規程》第8.6.3條的規定執行。

焊接修復應執行DL/T869《火力發電廠焊接技術規程》第8節的規定。

2 焊接施工過程監督

2.1 焊前準備

焊條焊劑使用前應按其說明書要求進行烘焙，重復烘焙不得超過2次。

焊接重要部件的焊條，使用時應裝入溫度保持在100 ℃～150℃的專用保溫筒內，隨用隨取。

下料坡口的加工應采用機械加工方法進行，有預熱要求的必須進行焊前預熱并要達到規定的預熱溫度。

2.2 焊接過程監督

嚴禁在被焊件表面引燃電弧，試電流或隨意焊接臨時支撐物，高合金鋼材表面不得焊接對口用卡具。

中、高合金鋼管子或管道焊口，為防止根層氧化或過燒，焊接時內壁應充氬氣或混合氣體保護并確認保護有效。

應特別注意油系統、發電機水冷、氫冷管道焊縫的檢查并關注系統的清潔度。

對管線長的補給水、除灰及其他需要進行分段水壓試驗的管道，最后無法進行水壓試驗的焊口要進行無損檢測。

2.3 焊后檢驗

焊后檢驗包括焊工自檢、工地技術員質檢、施工單位三級質檢、監理會同業主質檢、無損檢測等。

焊縫外觀檢查：包括焊縫成型、咬邊、余高、表面缺陷檢查等。

承壓焊口無損檢測的方法、比例應嚴格執行DL/T869《火力發電廠焊接技術規程》的有關規定。

檢驗工作中應執行DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程》、DL/T821-2002《鋼制承壓管道對接焊接接頭射線檢驗技術規程》、JB/T4730-2005《承壓設備無損檢測》等規程規范。

3 大口徑管道焊接質量控制要點

對于P92牌號的蒸汽管道（包括主蒸汽管道、再熱蒸汽管道和主給水管道），其可焊性較差，必須嚴格執行焊接工藝、嚴格控制焊前預熱溫度并做好層間溫度控制及焊后熱處理。

P92鋼管的焊接工藝要點如下。

（1）推薦焊接材料：德國蒂森Thermanit MTS616焊條。

（2）P92鋼有冷裂紋傾向，焊前必須預熱。鎢極氬弧焊預熱溫度≥150 ℃；手工電弧焊預熱溫度≥200 ℃。

（3）P92鋼有熱裂紋傾向，必須控制焊接線能量、層間溫度（<300 ℃）、焊道厚度（<焊芯直徑）、焊道寬度（≤3倍的焊芯直徑，且小于4 mm）。

（4）必須采取多層多道焊，比如壁厚72 mm的管道，焊層應達到24層。

（5）P92管道焊縫的一個潛在問題是沖擊韌性低，焊接工藝評定表明，為了保證焊縫的沖擊韌性，一定要用小的焊接線能量、控制層間溫度，保證小的焊層厚度（2.5 mm），為了達到此目的，控制焊條的焊芯直徑是一個辦法，即不允許采用焊芯直徑4 mm的焊條，只允許用2.5 mm、3.2 mm的焊條（逼著焊工往“薄”焊）。

（6）背面進行氬氣保護，根部焊道前三層必須有氬氣保護。

（7）應對現場施焊焊接工藝的執行情況加強監督。在施工前對各種規格焊口進行焊道設計，并派專門人員對焊接過程進行旁站監控及記錄。監控及記錄內容包括：充氬裝置及充氬效果、預熱溫度（氬弧焊層、電焊層）、層間溫度、焊道厚度、焊道寬度、熱電偶布置、加熱器布置、溫度設定等，使焊接施工過程符合工藝要求。

P92鋼管的焊后熱處理要點如下。

（1）焊縫焊完后采用石棉保溫緩冷，在100 ℃～150 ℃至少停留1～2 h，待金相組織轉變成馬氏體后方可進行焊后熱處理。

（2）焊后須及時進行熱處理，否則易產生表面裂紋。當焊接頭不能及時進行熱處理（萬不得已）時，應于焊后即時進行后熱處理（加熱溫度350 ℃，恒溫1 h）。

（3）控制升溫、降溫速度。

（4）控制內外壁溫差、上下溫差。

（5）熱處理設備：推薦采用中頻感應加熱，以減小內外壁溫差。

4 工程中發現的焊接方面的問題

4.1 設備監造時發現制造廠工業電視監控不到位

對某鍋爐部件制造廠現場設備（低溫過熱器水平管組，垂直段）生產情況進行質量檢查：焊縫X射線實時成像檢測記錄合格率現場反映為100%，無一次返修記錄。與現場抽查情況明顯不符（現場抽檢焊口存在咬邊缺陷，如圖1所示）。處理：對該批次的焊口重檢，并要求該制造廠加強工業電視的監控。

4.2 設備安裝中發現的問題

（1）檢查發現電建公司在5#爐水冷壁、包墻過熱器、低溫再熱器三級管組等地面組合時焊前預熱工作不到位：一方面對焊前預熱不重視，另一方面無焊前預熱的溫度監控手段。要求施工單位嚴格焊接工藝、重視焊前預熱工作。施工單位及時給焊工配備測溫筆并加強焊接工藝質量檢查。

（2）垂直段水冷壁前墻對接2只焊口錯口量超標（焊接代號W2-13，焊口編號431、432），要求施工單位返修并請施工單位嚴格焊接工藝、重視焊口對口工作。加強焊接前的對口情況檢查：坡口制備情況、對口間隙是否符合要求、有無錯口、折口等。

（3）水冷壁后墻過渡段被割傷。

（4）一只高壓疏水焊口（P92材質）硬度過高（硬度大于270 HB，不合格）。對策：重新熱處理、重新檢驗。

5 技術資料管理

工程施工中應特別注意焊接相關的技術資料的收集和整理，主要的焊接技術資料如下。

（1）焊工自檢記錄。

（2）焊接工程一覽表。

（3）承壓焊口示意圖。

（4）受監部件使用的焊接材料質量證明書。

（5）受監焊口的質量檢驗報告、探傷底片。

（6）受監焊口的熱處理曲線記錄圖、熱處理報告。

（7）焊接工藝評定、作業指導書、熱處理作業指導書。

（8）焊接工程技術總結。

6 結語

整個工程建設期間焊接工作量很大（該公司一臺660 MW機組受監承壓焊口為5萬余只），相應的焊接質量監督、檢查的量也很大。業主方焊接專職、監理方焊接工程師、施工單位焊接主管等相關人員須通力協作才能保證焊接質量管理工作的勝利完成。

參考文獻

[1] 谷俊杰，冀乃良，曹曉威.超臨界機組協調控制方法研究及模型分析[J].華北電力大學學報：自然科學版，2013，40（2）：73-77.

[2] 曹曉威，谷俊杰，王丕洲.超臨界機組協調控制系統的分析與改進[J].電力科學與工程，2012，28（10）：57-62.