電廠鍋爐管道焊接中存在的問題及建議

中國電建集團貴州工程有限公司 耿 聰

隨著國民經濟發展速度的加快，各行各業對于電力資源的需求也提出了更高的要求。站在電廠的生產經營角度分析，要想生產出高效、優質的電力資源，滿足社會經濟發展過程中的電力需求，就必須要對鍋爐管道的安全質量予以嚴格的控制。

電廠鍋爐管道的焊接質量，對于鍋爐投入使用后的運行穩定性與安全性有著直接的影響。只有按照行業標準和相關流程進行鍋爐管道的焊接，并加強鍋爐管道焊接質量的控制，才能為鍋爐系統的安全運行提供保證，實現鍋爐使用壽命的延長。如鍋爐管道的焊接出現問題，鍋爐系統的穩定運行狀態無法維持，那么整個電廠的生產經營都會受到嚴重的影響。所以須對電廠鍋爐管道的焊接質量予以高度重視。在完成鍋爐管道的焊接后，在正式開始投入使用前須做好相應的檢查工作[1]。同時在后期的鍋爐管道運行過程中，也要進行不定期的檢查，以便及時發現問題及時處理，提升鍋爐系統運行的安全性與穩定性。

1 電廠鍋爐管道焊接中存在的問題

1.1 咬邊焊接缺陷

咬邊焊接缺陷是電廠鍋爐管道焊接過程中最容易出現的質量問題。一旦出現不僅會對焊接接頭的美觀性產生影響，還會引起尖角應力集中問題，并對焊接強度產生影響，使鍋爐結構的完整性遭到破壞。分析咬邊焊接缺陷出現的原因，主要與母材消耗有關。因為母材的不合理消耗，會在焊接區域產生凹縫或溝槽問題，進而引起咬邊問題。

1.2 焊接氣孔缺陷

在電廠鍋爐管道焊接作業中，接氣孔缺陷主要出現于焊縫中（圖1）。接氣孔缺陷的出現不僅會明顯降低焊縫強度，還會影響接氣孔的力學強度，增大鍋爐運行故障的出現幾率。分析鍋爐管道焊接中出現氣孔缺陷的原因，主要與焊接過程中產生的氣體從金屬液冷卻硬化環節持續析出有關。

首先，針對焊接坡口位置，如沒有做好相應的清掃工作，使焊接坡口充滿雜質或污染物，氣體的產生量就會增加。如焊接坡口位置存在水分，焊接作業中的高溫會導致水分發生氣化反應。而這就是焊接氣孔缺陷的出現原因；其次，如沒有正確選擇焊接方法也會導致氣孔缺陷問題的出現；最后，如焊條位置不合理也會對焊縫氣體的產生量產生影響，進而增大氣孔缺陷的出現幾率，甚至對鍋爐的焊接操作質量產生不利影響。

1.3 焊接裂紋問題

在電廠鍋爐管道的焊接過程中裂紋主要有四種：熱裂紋、再熱裂紋、冷裂紋、層狀撕裂。以裂紋缺陷的形態為標準，可將焊接裂紋分為兩種：一種是宏觀裂紋，即用肉眼或低倍顯微鏡可觀察到的焊接裂紋；另一種是微觀裂紋，即不容易被發現、但卻會產生極大危害的焊接裂紋。

管道焊接裂紋出現的原因主要與三方面有關：首先，管道焊縫中存在硫化物、磷化物或碳化物等低熔點雜質。這些雜質的存在降低了焊縫處的結合力。一旦受到較大的外力，結合力弱的地方就會出現裂紋；其次，在焊接過程中，如果焊接技術人員的焊接技術有限或者使用了不恰當的焊接工藝，那么就可能產生明顯的內應力，使焊縫處出現明顯的裂紋；最后，除了焊縫處之外，熱影響區也可能出現焊接裂紋。因為在焊接過程中母材熱影響區被加熱，晶界處的低熔點雜質就會被融化，進而使母材的晶間結合力降低。這樣一來，母材的熱影響區就會出現裂紋。

1.4 未焊透問題

在電廠鍋爐管道的焊接過程中還經常出現未焊透問題。分析未焊透問題的原因，主要與三方面有關：首先，受到兩側管道的影響，焊接操作容易出現錯口現象。錯口現象一旦出現，未焊透問題的出現幾率就會提高；其次，焊接作業的空間比較狹隘，焊接施工無法正常進行，就容易引起未焊透現象；最后，組對間隙不一致現象的出現，也會引起未焊透現象的出現。

2 電廠鍋爐管道焊接問題的解決建議

2.1 做好充分的準備工作

科學選擇焊接材料。焊接技術人員在對鍋爐管道實施焊接作業的時候，需要先找出鍋爐原廠的焊材分析數據，并結合《火力發電廠焊接技術規程》的相關要求進行焊條或焊絲的選擇。另外，相關單位在對焊接材料進行準備的時候，不僅要嚴格遵循相關程序進行焊接材料的采購、標識、入庫以及烘干，還要在焊接施工現場進行材料焊接二級保護庫的設置，借此做好焊接材料的管理與保護工作，優化焊接材料的性能質量[2]。在正式開始焊接作業之前，還需要利用相應的實驗對焊條的性能質量進行檢測，確保其符合鍋爐管道的焊接要求。

做好焊條藥皮的耐潮性實驗。一般情況下，焊條藥皮的耐潮性越好，焊條的保存工作就越容易開展。如果焊條藥皮的耐潮性不好，焊條就容易因為保管不當而出現變質問題。如果焊接技術人員在實施焊接作業的時候有雜質混在焊接處，就會導致未焊透現象的出現。對此，建議焊接技術人員提前將焊條浸泡到15~25℃的水中。如果浸泡了4個小時，焊條藥皮沒有出現任何腫脹、脫落等問題，就可以證明這一焊條性能質量較好，符合電廠鍋爐的焊接規格要求。

烘干焊接材料。在電廠鍋爐管道焊接作業中，如果焊接材料比較潮濕，那么將會引起未焊透現象或者氣孔缺陷。鑒于此，必須要提前對焊接材料進行烘干處理：首先，在施工現場準備專門的焊條烘干設備，并安排專門的工作人員配合焊接技術人員進行焊條的烘干操作；其次，如果要將焊接材料儲存到倉庫，那么需要將烘干額被防治到倉庫內，做好焊條的防潮濕工作。與此同時，還要將溫度計和濕度計放置到倉庫內，對倉庫內環境的溫度和濕度進行監測；最后，在倉庫中，焊接材料應當與地面、墻面保持300mm以上的距離。

控制焊接預熱溫度。在對電廠鍋爐管道進行焊接操作的過程中，焊接技術人員需要對相應的焊接技術要求有一個準確的把握，并對焊接預熱溫度進行嚴格的控制。只有在合適的溫度范圍內做好焊接預熱，才能夠為鍋爐管道焊接質量的控制打好基礎。首先，如果鋼材的含碳量不足0.35%，那么管材的壁厚應當在26mm以上，溫度要在100~200℃之間。同時，同類型鋼種的板材預熱溫度應當控制在100~150℃之間；其次，在焊接預熱的過程中，如果焊接技術人員要使用SMAW（鎢極）材料對鍋爐進行打底焊接，那么預熱溫度應當降低50℃。如果焊接材料管的外徑在219mm以上，或者焊接管的壁厚在20mm以上，那么焊接技術人員需要采用電加熱的方式進行焊接預熱[3]。

2.2 制定合理的焊接工藝評定方法

在選擇了合適的焊接材料、并對焊接材料的性能質量進行驗證之后，就正式開始焊接作業了。在這一過程中，不僅要對焊接工藝的實施提出嚴格的要求，還要加強焊接技術人員焊接操作行為的約束與管理。鍋爐管道的焊接工藝必須要先經過相應的工藝評定。只有評定結果中的參數結果符合相關要求，才能夠將這一焊接工藝正式應用到鍋爐管道的焊接作業當中。對此，焊接技術人員需要對鍋爐管道的具體要求以及所選焊接施工技術的要求進行分析，然后結合工程師提供的設計文件中的要求進行焊接施工。另外，為了保證鍋爐管道的焊接施工質量，在實際的焊接過程中，焊接技術人員還需要參照焊接工藝參數進行焊接作業，不能隨意更改焊接參數。

2.3 對焊接質量進行嚴格的檢測

在完成鍋爐管道的焊接作業之后，必須要對鍋爐管道的焊接質量進行檢測。檢測是控制鍋爐管道焊接質量的有效措施。

首先，在正式開始焊接作業之前，需要對焊接技術人員使用的焊接材料、焊接設備、各類儀器儀表以及爐管道的焊接坡口進行嚴格的檢查。同時，對焊接技術人員焊接施工資質以及相應的焊接工藝文件進行嚴格的審核，確保焊接技術人員具備相應的焊接作業資質，確保選擇的焊接工藝符合鍋爐管道的焊接需求，鍋爐管道的焊接作業具有較高的可行性與科學合理性；其次，在實際的焊接工作中，需要嚴格關注電廠的實際情況變化，并根據電廠鍋爐管道的運行特點對焊接作業進行調整[4]；最后，在焊接作業結束之后，需要對焊工鋼印標記進行檢查，對焊縫外觀、焊縫尺寸進行檢查。先確保外觀檢查合格，然后再使用專業的儀器設備對焊縫進行無損檢測。

2.4 加強焊接裂紋問題的預防

在電廠鍋爐管道焊接過程中，要想加強焊接裂紋問題的預防，需要從三方面入手：首先，在冶金方面，要對母材中的硫、磷以及碳等低熔點雜質的含量進行嚴格的控制，并對晶粒進行細化，對焊縫的結晶組織進行改善；其次，在力學方面，應當對焊接工藝進行優化。例如，可以根據實際情況加快焊接速度、或者將某些部位的高溫焊接時間進行縮短。這樣就可以最大限度的減少焊縫處或者熱影響區出現熱裂紋問題的幾率；最后，不使用強力組焊工藝，借助焊前預熱或者焊后緩冷等措施降低焊接應力的出現。在焊接作業停止后，可以利用手錘對熱影響區進行敲擊，以此來加快焊接應力的釋放。這樣也可以將焊接冷裂紋的出現幾率降到最低。

2.5 加強未焊透問題的預防

在電廠鍋爐管道焊接過程中，要想加強未焊透問題的預防，需要從以下三方面入手。

首先，針對每片半成品膜式壁組的對正安裝，需要對焊口是否平整對其進行認真而嚴格的校驗。如果焊口出現輕微的變形，那么既可以利用火焰進行適當的修復，也可以借助機械手段進行矯形處理，然后再繼續組對安裝。如果遇到焊有銷釘的鰭片管并且存在著變形嚴重問題，難以采用整體矯形措施，那么可以先對制造廠焊接的鰭片間的縫進行割開。鰭片管的變形程度不同，所有應力大小不同，最終割縫的長度也應當有所不同。一般情況下割縫長度需要控制在1500mm以內。在完成割縫操作之后，再對單管進行逐一的矯形。當整片水冷壁組焊接作業結束后，在對前期割開的鰭片焊縫進行修復焊接。在修復焊接過程中，可以優先使用分段退焊法。

其次，對多個焊口組對間的最小間隙進行嚴格的控制，使其達到焊接質量標準；對多個焊口組對間的最大間隙進行嚴格的控制，使其始終不超過5mm。在焊接施工過程中，需要先對間隙最小的焊縫進行焊接修復，再對間隙較大的焊縫進行焊接修復。在焊接修復過程中，需要確保焊接技術人員擁有較高的焊接技術水平，可以對焊口進行高水平的焊接修復。這樣一來，不僅可以減少未焊透問題的出現幾率，還可以對焊接應力進行有效的控制，對變形程度進行有效的控制。

最后，對傳統的仰面施焊方法進行創新，針對焊絲的添加，可以交由上面焊工負責，為下面焊工不受干擾的完成焊槍操作提供保證。這樣一來電弧就可以一直對準焊縫根部，并進行科學合理的焊接，防止出現未焊透問題。

3 結語

電廠鍋爐管道的焊接作業，在保障電廠鍋爐系統穩定運行、提高電廠供電質量方面發揮著十分重要的作用。但是電廠鍋爐的造價比較高，其相應的內部結構也相對復雜，在對鍋爐管道進行焊接作業的過程中，經常出現咬邊焊接缺陷和焊接氣孔缺陷。為了解決這些問題，需要在正式開始焊接作業之前做好充分的準備工作，在正式焊接過程中，加強焊接作業行為以及焊接工藝的管理與控制，在完成焊接作業之后做好相應的焊接質量檢測，以便及時發現問題及時解決。