關于電站鍋爐水冷壁焊接缺陷產生及預防措施的探討

徐家琦

寧夏特種設備檢驗檢測院 寧夏 銀川 750000

1 電站鍋爐水冷壁常見問題

電站鍋爐水冷壁是一個溫度傳輸裝置，通過外壁將鍋爐產生的高溫傳遞到內壁，然后由內壁當中的水循環進行熱量傳輸，通過水實現外壁的冷卻與能量的轉換，因此，當水冷壁出現問題時，就會影響整個鍋爐的運行安全。從水冷壁的運行原理來看，水冷壁屬于熱量交換設施，在熱量交換過程中，若不能實現熱量的有效傳遞，就會對爐壁產生影響[1]。水冷壁出現問題的類型較多，具體包括這幾種：由于缺水導致的水位不達標而引發管壁超溫問題；污水處理不當、管道堵塞造成的水循環不暢問題；管道材料不符合標準引發的管道質量問題；質量檢測人員沒有嚴格進行質量檢測而引起的管壁磨損失效等問題。此外，水冷壁安裝過程中若安裝不標準同樣會引發質量問題，特別在焊接當中，需要做好焊接的質檢工作。總之，鍋爐水冷壁問題較為常見，所產生的原因諸多，尤其在焊接當中必須要確保焊接質量。

2 電站鍋爐水冷壁焊接缺陷成因

電站鍋爐水冷壁焊接缺陷是由于多種因素所引起的，具體包括這些層面：首先，焊接線軸承橫截面有限，在焊接當中難以發揮應有作用，同時靜態抗拉強度不高，從而造成焊接缺陷的形成；其次，鍋爐壁焊接當中有缺口，缺口處較為脆弱，焊接時易于出現裂紋；再次，缺陷會影響設備密封性[2]。在鍋爐水冷壁焊接當中，主要運用的焊接材料以GTAW等材料為主。在水冷壁焊接當中，裂紋、未熔斷、孔隙度是其存在的主要問題。體積缺陷也是水冷壁焊接當中容易出現的問題，一般在體積缺陷檢測當中，主要以S射線檢測為主，這種檢測效率高。在對水冷壁焊接進行無損檢測時，超聲波檢測水平更高，不過壁管檢測中X射線可以發揮更為顯著的作用。

在水冷壁焊接檢測中，會對磁粉檢測效果產生一定的影響，這種情況下對檢測員有較高的要求，檢測當中若不仔細、認真，就會發生檢測誤差。在焊接裂紋檢測當中，超聲波檢測往往難以發揮應有的作用，因此，在水冷壁焊接裂紋檢測中，主要以X射線檢測技術為主。電站鍋爐水冷壁焊接缺陷產生具體表現在這些方面[3-4]：

2.1 氣孔引起的焊接缺陷

氣孔會對水冷壁焊接區域的形態產生影響，氣孔會影響到焊接強度，甚至會影響到焊接密封性。在焊接當中，對焊接技術、材料有著嚴格要求，因為這關系著水冷壁的焊接質量。焊接當中，小直徑焊接接頭特點顯著，能夠實現快速冷卻，最大限度避免焊接當中所出現的氣泡。不僅在焊接當中會出現氣泡，而且受涂層影響焊接當中同樣會產生氣體。焊接當中為了有效避免空氣的擴大，需要滿足這些基本要求，一方面，在滿足焊接要求的前提下，焊接過程會影響到焊接氣體的產生，也會對焊接質量產生影響，所以，需要強化焊接管理工作，做好焊接前的準備，避免外在因素對焊接所產生的影響。另一方面，電弧閉合同樣會導致氣孔的產生，所以在焊接過程中需要提高對焊接技巧的把控，做好焊接前的培訓工作。

2.2 未熔合引起的焊接缺陷

受坡口表面以及工藝等因素的影響，會出現區域缺陷問題，這種缺陷外在表現為未熔合。未熔合發生時截面面積會受到影響，呈現縮減狀態。膜式水冷壁是電站鍋爐水冷壁的主要形式，焊接所用材質以翅片為主，運用整片安裝的方式，并進行現場焊接。通常情況下，組裝焊接檢測方式以射線照相為主，首次安裝具有較高的合格率，即便如此，也會出現未熔合的情況。焊接操作當中受水冷壁單管因素的影響，因為單管之間密切，缺乏空間性，不易操作，焊接當中易出現未熔合缺陷。所以，在規避這種情況引發的焊接缺陷時，需要制定焊接策略，選擇細鎢電極，通過兩個焊工的密切配合，規避未熔合現象的出現。

2.3 裂紋引起的缺陷

焊接當中出現的斷裂主要是由工藝因素等引起的，同時，焊接裂紋還會引發其他問題，導致焊接部位出現更為嚴重的問題。焊接裂紋出現的成因諸多，在發生這種現象時，要對焊接材料的選擇以及工藝的運用予以分析。現實當中，焊接裂紋出現多由焊接力作用而導致。其中，薄膜中裂紋位置通常與焊接縫相互垂直，這在一定程度上說明裂紋出現并非因為電弧而導致，是由雙重壓力引起的。對此，在焊接當中，既要做好焊接準備工作，選擇合適的材料、恰當的工藝，也要做好現場焊接管理工作，避免裂紋發生。焊接當中，焊工技巧尤為關鍵，這對焊工具有較高要求，要在具備較高焊接技術的同時，結合現場焊接特征確定具體的焊接方案，提高焊接效率。

3 預防電站鍋爐水冷壁焊接缺陷發生的有效策略

3.1 規避焊接當中出現的氣孔

焊接當中產生的氣孔不僅會影響焊接效果，還會對焊接質量產生影響，焊接中所存在的氣孔會降低焊接接觸面，導致焊接密封性的降低。水冷壁焊口焊接中一般以小口徑焊頭，這種焊接對應的溫度低，焊接冷卻速度快，能夠有效控制收弧點溫度。由于焊接當中的氣泡會快速的上升，在熔池金融表面溫度快速下降時，底部的氣泡在沒有完全上浮時，表層金屬就會凝固，從而導致氣泡留存在焊接點當中[5]。同時，焊接當中還會有一定的外部氣體進入到焊接材料當中，從而出現氣孔。針對焊接中氣孔產生的原因，可以從這些方面入手予以規避。其一，選擇高技術的焊工師傅，或者提升內部焊工人員的業務水平，通過不斷訓練，切實提高焊工技術，避免由于技術因素而產生的氣孔；其二，針對焊接當中外部氣體引發的氣孔，焊接過程中要做好防護工作，避免受外部因素導致氣體的進入，尤其要做好焊接材料表面的清理工作。

3.2 有效規避焊接未熔合問題

焊接未熔合是電站鍋爐水冷壁焊接當中的常見問題，這種缺陷屬于面積缺陷，一般情況下焊接未熔合主要體現在根部、坡口兩個位置，任何一個位置發生未熔合問題，均會對水冷壁運行產生影響。在出現這種問題的時候，易于發生集中現象，會大幅縮減承載界面的面積，產生這種現象的成因主要包括這些方面[6]：首先，水冷壁兩管間距有限，焊接難度較大，操作疏忽情況下極易發生未熔合現象，一般情況下在起弧、收弧階段易于出現。其次，未熔合的出現還與水冷壁管的狀態有關，當水冷壁管受外部因素發生變化時，同樣會引發未熔斷問題。此外，若焊接對應的材料與管控難以有效匹配，在焊接當中就更會引發未熔斷現象。再次，焊接未熔斷的發生還與焊接人員的工作密切相關，焊接當中若沒有嚴格按照程序或者焊接操作不當，均會引發未熔斷問題。例如，焊接對焊接表面有嚴格的要求，表面必須要清潔、干凈，一旦表面有雜質就會出現未熔合的情況。所以作為焊接人員，必須要做好焊接前的準備工作，確保焊接表面的整潔干凈，不會因為外在因素而出現未熔合的情況。焊接前要選擇好焊接所需要的材質，尤其是針對水冷壁焊接時空間不足問題，可以選擇好的素材，甚至配置高水平的焊接技術人員，完成高效焊接工作。

3.3 焊接裂紋的有效應對

水冷壁焊接缺陷發生的形式較為多樣，其中裂紋最為嚴重，根據研究可知裂紋主要與焊接條件、工藝之間關系密切。當裂紋發生時，對應的應力會高度集中，這種情況下缺口就會出現，從而造成水冷壁內部出現不均衡的受力問題。在應對裂紋問題時，可以從這些層面著手。首先，提高焊工的精準度，確保焊工焊接當中的狀態，具備專業的焊工知識，能夠精準把握焊接中的變化，在常出現裂紋時可以有效處理。在裂紋難以處理時，要將原有焊接位置清理調，重新進行焊接，以此提高焊接水平。其次，焊接當中，若發現焊接口與水冷壁存在不對稱情況，要重新選擇合適的焊接設備，以確保焊接的密封性，避免后期發生質量問題。

3.4 做好水冷壁焊接缺陷的預防性工作

電站鍋爐水冷壁焊接缺陷發生受諸多因素的影響，不僅要做好焊接當中的管理工作，更要做好焊接前的預防工作，營造良好的焊接環境，這樣才能最大限度降低焊接當中出現的問題。首先，做好焊接前的質檢工作，確保焊接材料、焊接工藝符合水冷壁的焊接需求，這樣才能最大限度確保焊接工作的有序開展[7]。其次，營造優越的焊接環境。水冷壁焊接具有較高的要求，任何一個因素都可能會誘發焊接質量問題，所以，在焊接前必須要營造優越的環境，規避雨水對焊接的影響，例如，做好雨水防護等干工作。同時，也要避免外資因素的干擾，為焊接人員提供安靜的環境，確保全身心地投入到焊接工作中，只有如此才能最大限度降低焊接失誤，確保焊接質量；再次，提高無損檢測效率。無損檢測關系著最終的焊接成效，所以在焊接當中需要確保無損檢測質量。無損檢測的方法諸多，具體需要結合對應的檢測方式進行檢測。在應對這些問題時，強化焊接管理，提升焊接技術，才能最終確保水冷壁焊接的效果。焊接之后還要做好檢測工作，確保焊接地方的密封性，以及確保焊接的整體水平。

3.5 加強鍋爐運行的日常管理監測工作

焊接工作的結束并不意味著最終水冷壁管理工作的結束，焊接的目的是為了確保電站鍋爐水冷壁的有效運行，因此，焊接完成后要做好日常管理工作。首先，在發電機檢修期間，要做好水冷壁的質量檢測工作，對設備存在的故障以及隱患做出分析，并制定應對措施；其次，在鍋爐運行期間，要確保各項指標的正常性，尤其是要做好鍋爐水冷壁溫度的控制，同時要做好吹灰工作。再次，做好鍋爐比水質的檢測工作，因為水冷壁堵塞等多數情況下是由于水質腐蝕而引發的，所以要做好水質檢測，并對水冷壁內壁的腐蝕物進行定期的清理，這樣才能最大限度確保水冷壁的使用壽命，也可以有效避免焊接中雜質所產生的干擾。最后，做好鍋爐水冷壁外圍金屬管受熱的監督管理，并做好技術管理工作，特別是在焊接當中，要確保焊接質量，最大限度確保焊接的精準性，為鍋爐的穩定運行提供堅實保障。

4 結束語

電站鍋爐水冷卻焊接缺陷產生受諸多因素的影響，但是問題的產生均能夠找出對應的成因，所以可以根據成因制定對應的預防性措施，最大限度規避水冷壁焊接當中出現的缺陷。水冷壁焊接工作屬于精密性工作，無論是焊接前的準備工作，還是焊接中的技術應用，或者焊接后的檢測工作，任何一個環節出現問題均會影響到最終的焊接質量，所以必須要從整體入手，樹立全局意識，將每個環節的工作進行細分，制定對應的預防舉措，這樣才能最大限度規避水冷壁焊接的各種缺陷發生，最大限度保障焊接的成效。針對電站鍋爐水冷壁焊接缺陷及成因，本文主要從規避焊接當中出現的氣孔、有效規避焊接未熔合問題、焊接裂紋的有效應對、做好水冷壁焊接缺陷的預防性工作等方面提出了應對策略，希望能夠為水冷壁焊接缺陷的有效預防提供依據。當然，電站鍋爐水冷壁焊接缺陷受諸多因素的影響，作為鍋爐的管理維護主體，必須要精準找出鍋爐比水冷壁焊接缺陷的成因，制定對應措施，這樣才能達到事半功倍的效果，最大限度確保鍋爐的運行效率和安全性。