論如何在復雜狹窄區間內提升爐管水冷壁焊接質量

【摘 ?要】在現代化大型石油化工裝置中，加熱爐的作用愈加明顯，水冷壁是加熱爐的主要受熱部分，它由數排爐管組成，分布于鍋爐爐膛的四周。但大型加熱爐，如開工加熱爐水冷壁焊接卻是一項很艱難的任務，尤其是Mn含量較高的薄型水冷壁爐管的焊接。SA210-C水冷壁材質屬于珠光體型小口徑鋼管熱強鋼，其Mn含量較高，減弱了其材料的抗腐蝕性能能夠，同時也降低了焊接性能。

【關鍵詞】水冷壁;間隙小;障礙焊;高頻焊接

1、前言

本文所析水冷壁焊接內容是結合2013年某石化公司45/80大化肥項目開工鍋爐水冷壁爐管焊接實際情況，針對現場裝置所需焊接施工內容及特點，從焊工考試及強化技能培訓、現場焊接質量的過程控制等工序進行淺析、總結。

2、焊接質量控制措施

（1）、施工內容分布

開工鍋爐由四片墻排水冷壁圍合而成，每一墻排水冷壁爐管分布如下：

前墻水冷壁水由74根φ60×6，材質為SA210-C的管子與鰭片焊接而成;左右側墻水冷壁由相同且對稱分布，由140根φ60×6，材質為SA210-C的管子與鰭片焊接而成;后墻排管由62根φ70×7，材質為SA210-C的光管組成，下部連接至折煙角上部水冷壁，折煙角上部水冷壁由62根φ70×7，材質為SA210-C的管子與鰭片焊接而成。現場需要進行預制和安裝焊接的焊口共計792道。

（2）、現場工況及人員要求

開工鍋爐水冷壁分為前后左右四面水冷壁，水冷壁管道排列密集，施工量大，每兩根水冷壁相鄰間的間隙不足15mm，普通氬弧焊槍根本伸縮不到焊縫坡口根部，根部打底質量根本無法得到保證，焊縫起弧、收弧的焊接質量無法保證。無論是現場預制焊接還是后期水冷壁總體吊裝安裝，焊接施工有效空間有限，更是增大了現場的作業施工難度。

通過理論資料收集及根據現場實際情況，反復進行操作試驗論證：焊接設備選用第四代奧太ZX7-400TG逆變高頻焊機，氬弧焊槍配備為短把脈沖高頻焊槍，而在焊槍上配有高頻脈沖振蕩器，氬弧焊槍在高頻起弧時提前送氣，焊接完成收弧時，為電流衰減滯后斷氣功能。用短把脈沖高頻焊槍代替老式第二代奧太焊機和長氬弧把摩擦引弧焊槍，特點是高頻脈沖噴射引弧，短把伸縮性強，焊接保護氣體充分等，可以一次性解決障礙焊接困難、保護氣體不到位、起弧易劃傷母材、收弧效果質量差、氬弧打底質量差、避免了夾鎢缺陷的出現等施工問題。焊接人員通過現場技能考試合格后，模擬現場實際工況，增加爐管水冷壁障礙焊接考試，考試合格方可進行現場實際操作。

（3）、焊接實施控制

焊接過程中優先開啟短把焊槍氣體保護按鈕，形成保護氣，通過高頻脈沖短把焊槍的高頻振蕩器進行高頻噴射脈沖引弧，優于老式的通過焊絲摩擦焊槍鎢極進行短路引弧，新的起弧方式既保證引弧質量又避免了鎢極和母材在坡口內側劃傷，避免了夾鎢缺陷，保證了引弧質量。打底層采用Φ2.5焊絲，最大限度的滿足焊接鐵水熔敷要求;填充、蓋面選用Φ2.0焊絲，在焊接中確保起弧和收弧的質量，收弧時采用先收弧后電流衰減滯后斷保護氣的方法。鎢極氬弧焊收弧時熔池體積較小，但亦要注意弧坑的填補，一般采用連續填補法，在收弧弧坑位置連續點弧回收，距焊縫末端約5mm處焊槍停止前移，填充焊絲連續送進以填滿弧坑，使焊縫收弧接頭飽滿、圓滑，無弧坑缺陷，焊接完成后進行接頭修磨處理。

開工鍋爐水冷壁由下向上焊接部分整排批量同步焊接（現場實圖）

由于水冷壁的爐管排布的特殊性，每一墻排水冷壁都是成片組對，而每一道焊口在現場施焊過程中，至少要分為上下兩次進行施焊才能焊接完成，焊口點焊采用正式的定位焊，定位焊縫長度為10～15mm，厚度為2～4mm，由下半向上部分焊接時，焊縫起弧位置盡可能2點和10點鐘點焊;由上半向下部分焊接時，焊縫起弧位置盡可能4點鐘和8點鐘點焊，這樣能最大限度保證焊槍的伸縮長度達到最大。特別要注意3點、9點位置氣體保護與焊接接頭質量，由于每兩根水冷壁相鄰間的間隙不足15mm，采用短把焊槍能更有效的深入到焊縫坡口根部，使根部焊縫打底熔透性更加充分，效率得到了保證，焊接質量得到了大幅度提升。

現場開工鍋爐水冷壁共累計焊接792道焊口，返修4張，一次焊接合格率達99.41%。優于項目整體的一次焊接合格率98.46%近1個百分點。

3.結束語

此次開工鍋爐水冷壁焊接，時間緊，任務重，工期緊湊，尤其在材料到貨后，沒有急于現場立即進行盲目組對焊接，而是根據現場工況實際條件，先進行人員培訓，進行施工機具準備。磨刀不誤砍柴工，經過多次試驗及實際操作論證分析總結后，并對焊接工藝探討，確定了施工工藝與工序。現場施工時嚴格按照批準的施工方案實施，確保了焊接質量一次性合格，也保證了水冷壁的焊接質量，節約了工時和施工投入成本，保證了石化公司按期順利安全投產。對這次探討的結果可作為一次案例，為以后的現場施工提供一份經驗借鑒。寧夏45/80大化肥項目于2012年年中工建設，2018年4月26日投料，2018年5月9日生產出合格產品，目前現場安全運行正常，達到了安全生產的要求。

參考文獻：

[1]《DL/T869-2012 火力發電廠焊接技術規程》

[2]《DL/T819-2002 DL/T 819-2002 火力發電廠焊接熱處理技術規程》

[3]《NB-T47014-2011承壓設備焊接工藝評定》

[4]《SH 3501-2011 石油化工有毒、可燃介質鋼制管道工程施工及驗收規范》

作者簡介：

張馳，男，1989年09月，畢業于遼寧石油化工大學，2012年07月參加工作，現任中國石油天然氣第六建設有限公司大慶項目部施工技術部主任。

（作者單位：中國石油天然氣第六建設有限公司）