百萬千瓦超超臨界鍋爐水冷壁安裝質量控制措施

于學濤

（國電電力雙維內蒙古上海廟能源有限公司，內蒙古鄂爾多斯 016200）

0.引言

百萬千瓦超超臨界鍋爐水冷壁施工難度大，施工周期長，焊口數量多。一般情況下，百萬千瓦機組鍋爐水冷壁焊口在1.5萬道左右。在北方地區(qū)進行電廠基建時，還要考慮低溫環(huán)境影響。為保證水冷壁的安裝質量，必須要在設備制造、進場驗收、現場組合、施工安裝、焊接質量控制等多方面進行研究分析，制定專項措施，做好過程控制，加強質量監(jiān)管，以提升基建安裝水平。

1.設備簡介

國內某燃煤火力發(fā)電廠4臺鍋爐水冷壁布置形式及材質規(guī)格基本一致，水冷壁主要分為垂直段、過渡段、螺旋段水冷壁。水冷壁管屏均為鋼管加焊扁鋼的膜式壁，管屏的外側布置有剛性梁。其中，螺旋段水冷壁采用Φ38mm×6.5mm內螺紋管，垂直段采用Φ32mm×7mm光管，后水冷壁折焰角和對流煙道爐底管采用Φ32mm×7mm和Φ32mm×6mm光管，后水冷壁前屏管束采用Φ76mm×16mm的光管，側水前包墻采用Φ32mm×6mm的光管，所有水冷壁材質均為12Cr1MoV。

2.水冷壁管現場施工的特點

超超臨界機組鍋爐水冷壁安裝施工過程要點較多，必須加強安裝過程質量控制。本工程鍋爐水冷壁所用管子大部分管徑較小、管壁較厚，管子材質全部為12CrlMoV，該材質是低合金珠光體耐熱鋼。水冷壁現場施工有以下特點及難點：（1）水冷壁焊口布置較集中，焊口間隙相對較小，分層分道焊接過程中收弧不易錯開，使焊接難度加大。（2）鍋爐安裝多處于高空作業(yè)，且全部為手工操作，對施工作業(yè)人員要求較高，相關安全、技術措施落實困難。（3）該項目地處西北，工程所在地年平均溫度較低，冬期施工較長，環(huán)境溫差大，大風天較多。由于現場小徑管全部采用全氬弧氣體保護焊焊接，焊接作業(yè)熱量較為集中、熔池溫度高，對焊接作業(yè)的要求較高。

3.水冷壁安裝質量管控措施

3.1 設立全流程管理組織機構

為加強工程基建管理，有效提升鍋爐水冷壁供貨及施工質量，保證設備的可靠性，基建項目公司需設立并完善質量管理組織機構。該機構應主要包括項目公司、總包單位（如有）、監(jiān)理單位、施工單位、當地特檢單位、設備制造單位以及企業(yè)內部監(jiān)督檢測單位（如有）、物資監(jiān)造單位等。

該機構應明確人員責任分工、有效運轉，在設備的廠內制造、出廠檢驗、設備運輸、到廠驗收、儲存保管、施工安裝等全流程，加強水冷壁設備生產及安裝質量管理。

3.2 加強設備監(jiān)造管理

根據以往工程經驗，在水冷壁等受熱面廠內制造階段，受熱面管束易存在少量鐵屑異物。因此，基建企業(yè)應選派人員進行設備監(jiān)造，加強制造廠內檢查、見證。對于水冷壁膜式壁分片組件采用出廠前預組裝，消除制造誤差。對關鍵部件、人孔門等重點設備，應做好制造廠內焊口硬度抽查，確認設備缺陷已處理、運輸綁扎合格后，再進行聯合簽字放行。

3.3 加強設備到場檢查

設備到場驗收時，應重點檢查設備外觀，查看設備是否有變形、運輸磨損、管口未及時封堵等情況，必要時進行測厚、表面檢測，發(fā)現問題應全部記錄。在設備開始組合后，施工單位應組織施工人員全面檢查設備情況。膜式壁必須兩面全部檢查，重點檢查焊縫咬邊、管子刮傷磨損、焊縫表面裂紋等。發(fā)現問題逐一標注，建設單位應組織監(jiān)理、廠代、施工單位共同制訂消缺方案，缺陷處理完成后方可吊裝。

3.4 制訂現場管理措施

基建項目公司應認真貫徹落實國家、行業(yè)及企業(yè)內部有關規(guī)范、標準要求，制定現場管理措施，確保安裝質量，提升機組運行可靠性。

首先，應加強對施工單位隊伍、人員資質的審查，加強焊接質量管理，保證人員、工器具符合要求，確保安全文明施工。

其次，應組織現場定期開展精細化檢查工作，加強現場檢查頻率，增加檢查力度。加強安裝全程及成品保護等環(huán)節(jié)的質量控制，做到逐級驗收。針對密閉空間，高空施工等作業(yè)點，做到全程檢查旁站。

同時，嚴格強制性條文執(zhí)行管理。對發(fā)現有可能違返施工工藝標準及規(guī)范要求的情況，要做到應檢盡檢，加強水冷壁焊口、集箱、管子的檢查力度。對超標項目不放行，直至整改合格，復查時重點檢測。

3.5 采取的施工技術措施

對焊接工藝進行技術評審。首先，基建項目公司應委托具有資質的第三方及行業(yè)專家對工程焊接的工藝評定、焊接工藝作業(yè)指導書，結合地域特點、鍋爐設計進行評審，優(yōu)化焊接工藝。其次，基建項目公司應委托具有資質的第三方定期對鍋爐安裝焊接質量、工藝執(zhí)行、技術監(jiān)督、監(jiān)造等各環(huán)節(jié)進行評價指導，確保全過程的質量。

3.6 加強設備安裝管理

（1）加強安裝作業(yè)人員資質及安全管理。作業(yè)人員應熟練掌握本工種基本知識和操作技能，施工經驗豐富，施工現場必須有專職安全員。全部施工人員在開工前必須認真學習《電力建設安全工作規(guī)程》有關規(guī)定，并經過三級安全知識考試合格以及體檢合格后方可上崗作業(yè)。（2）加強施工專項方案審查。水冷壁安裝施工前，應要求施工單位根據工程特點編制水冷壁施工專項方案。建設單位及監(jiān)理單位必須要認真審查施工單位所報施工方案的可行性，是否符合滿足工程安全、進度、質量、環(huán)保等相關要求，分析和判斷專項方案是否符合預定的條件，如設計圖紙、施工人員、施工機械、設備材料、施工組織、施工平面布置等因素，及時指出方案中可能影響工程進展的主要問題，要求施工單位及時解決，使方案中預定的條件與實際相符，從而達到指導施工的效果。（3）加強定期檢查。基建項目公司應每周組織設備安裝檢查活動，檢查包括管口封堵、設備缺陷處理、通球檢查見證、標識粘貼、資料整理等。應定期進行總結，并提出獎懲意見。（4）加強通球管理。基建項目公司應組織監(jiān)理參加全部設備通球見證。通球球徑符合規(guī)范及制造廠家要求，防止漏通、重通。通球不過的嚴格履行審批程序，焊口部位通球不過的，應進行割口處理。通球后管口及時封堵牢固。已通球的應及時粘貼通球標識，避免設備倒運造成混亂，通球標識應粘貼整齊、一致。（5）設備組合前，基建項目公司應按有關要求組織對組合場環(huán)境進行檢查、簽證放行。（6）現場安裝時應避免強力對口，做到按圖施工。管組對接時，視情況將對接的鰭片扁鋼割開，以便調整對口。切割鰭片注意防止割傷管材，焊完畢后再進行雙面密封封焊。鰭片變形矯正應避免采用強力冷校方式。（7）加強設備吊裝管理。在水冷壁受熱面組件吊裝前，應實行簽證許可制度，在缺陷、尾工全部處理完成聯檢簽字后，方可進行下一步吊裝工作。

設備起吊前，檢查起吊措施應執(zhí)行到位方可起吊，起吊過程中，重點檢查吊點布置，防變形措施落實是否執(zhí)行到位；吊裝鋼絲繩注意避開已安裝設備，防止刮傷；就位加固嚴禁在管材上引弧、施焊。安全設施齊全，對口偏折、錯口應雙向加長鰭片切割長度，不應強力拉拽。施工單位現場施工組織應合理，所用吊裝機械安全可靠，并應滿足現場施工需求。水冷壁宜采用組合吊裝方式，由上至下進行。先安裝爐頂受熱面吊掛裝置，然后再安裝上、中、下段水冷壁。為減少高空對口工作量，應盡可能進行大件組合吊裝。為方便施工，一般在地面安裝階段，將部分剛性梁安裝于水冷壁上。

本工程鍋爐水上部前墻水冷壁共計24片，水冷壁出口集箱4個，上部前墻水冷壁加上集箱共重86.6t，平均分成4件，每件寬度8.28m，長度23m，重量21.65t，加上鋼絲繩、索具單件重22t，使用吊車在爐膛零米起吊。左、右側墻水冷壁各6片，側墻出口集箱左右側各3個，采用整體件統(tǒng)一吊裝。

后水進口集箱重8.6t，出口集箱重7t，折焰角管屏組件尺寸23200mm×33128mm（高×寬），折焰角支撐桁架約7t，后水冷壁上部組合分兩部分，每部分由4件進行組合。

過渡段水冷壁前、后墻各分兩片，左右側墻各兩片，尺寸總長分別為2696mm×33128mm（高×寬）、2696mm×15728mm（高×寬），總重量分別是15.42t、8.8t。過渡段各管屏與對應的集箱在廠內已組合好，吊裝時按照右、前、左、后順序使用卷揚機進行吊裝。吊裝方式和中部螺旋段水冷壁相同。

4.加強焊接作業(yè)過程管理

4.1 焊接準備工作審查

（1）水冷壁焊接前，檢查焊接人員資質合格，并按要求完成報審確認。同時，焊工在上崗前必須經上崗前考試，合格后經過安全技術交底，并辦理上崗手續(xù)，方可上崗。焊接作業(yè)人員不得在超出規(guī)定的區(qū)域作業(yè)，所用焊材應合格。（2）施工單位現場質量體系健全，質量管理人員資質有效、相關測量工器具合格有效，并及時報審。焊接工藝卡與所報作業(yè)指導書或工藝評定一致。同時，水冷壁管子焊接組對應符合規(guī)范與圖紙要求，尺寸偏差、管口內外潔凈度均滿足規(guī)定，以保證水冷壁焊接質量。

4.2 焊接作業(yè)過程中監(jiān)管

（1）焊接過程中應著重檢查管子及密封焊接預熱溫度，同時，必須防止焊接電流過大及焊接速度過快，造成焊接過程熱輸入過大等情況。（2）密封焊接時必須防止損傷水冷壁管。應調整密封扁鋼長度使之端頭避開水冷壁管子焊縫，不在管子焊口處起弧或收弧，以免焊接時起、收弧造成的裂紋延伸到水冷壁管子焊縫上。密封焊時應注意控制電流，避免出現咬邊問題，避免損傷管子。（3）在焊接施工時，應做好防風措施，并做到焊口雙面同時焊接。焊接過程中的缺陷應及時處理，避免出現受熱面超標形變。同時，應定期對焊工進行質量責任意識宣貫，避免出現受熱面缺陷不報的情況，防止出現質量隱患。

4.3 焊后質量監(jiān)管

（1）焊接完成后，施工單位應及時申報進行質量驗收。（2）水冷壁管及密封焊接應按照規(guī)范及有關要求及時做無損檢測。（3）無損檢測人員資格應符合國家行業(yè)要求。（4）水冷壁焊后熱處理措施。施工單位應按要求對水冷壁焊口進行焊后熱處理。熱處理工藝應按照規(guī)范、制造廠家要求及施工單位工藝評定執(zhí)行。在進行焊后熱處理時，應保證管排兩面加熱均勻，防止超溫的情況發(fā)生。對于同一片管排，應跳開熱處理。熱處理后必須仔細檢查管排變形和拉伸情況，并及時匯報處理。熱處理后進行100%硬度檢測。如硬度檢測超過標準，需重新熱處理。同一焊口熱處理的次數不得超過2次。對焊口進行熱處理后，再次進行射線檢查，將所形成的資料統(tǒng)一歸檔。

5.重點工序質量控制

為保證水冷壁受熱面施工質量，避免出現焊口失效的情況，應在以下幾方面重點加強檢查監(jiān)督：（1）加強水冷壁綁帶的焊接管理。在焊接過程中，必須按照廠家要求，加強安裝尺寸控制，綁帶自上而下不能出現偏斜。在焊接過程中，必須做好防風控制，不能出現“穿堂風”的情況。否則，綁帶處的焊接缺陷會對鍋爐的安全穩(wěn)定運行造成較大影響。（2）鍋爐膨脹方面。首先，加強鍋爐鋼架止晃裝置安裝檢查。在鍋爐鋼架安裝期間，應通過監(jiān)理、工代加強對鍋爐止晃裝置的檢查，保證止晃裝置數據符合設計要求，并及時安裝膨脹指示器。同時，根據要求做好受熱面安裝、剛性梁安裝及疏水、放氣管膨脹彎的預制，防止膨脹受阻。（3）加強冬季施工管理。由于水冷壁布置面積較大，在進行地面組合時，對于上部的保溫防風防護較好，但對于下部的防風控制相對困難，且下部作業(yè)時人員多處于仰焊階段，施工相對困難。因此，必須加強作業(yè)區(qū)域環(huán)境溫度控制，加強防風控制措施。（4）加強現場無損檢測。施工期間，對于焊口的檢測一般采用橢圓透照的方式，焊口整體不能有效反映到一張底片上，對于小的缺陷是不易體現的。因此，對于疑似缺陷應加強無損檢測檢查力度，及時發(fā)現問題。（5）嚴格管理安裝交保溫工序交接，執(zhí)行分部件分片工序交接辦法，交接前組織對設備表面缺陷進行全面檢查。

6.結語

本文簡述了百萬千瓦超超臨界鍋爐水冷壁安裝的質量控制措施。在實際的基建施工過程中，項目公司還應做好現場施工組織，協(xié)調安全文明施工，以減少水冷壁高空作業(yè)和施工難度，降低施工成本，以高效完成工程的安全、質量、進度目標。