火力发电厂焊接工艺优化

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1前言

凝汽器作为火力发电厂热力系统中重要的热力交换设备，其质量的好坏直接影响到机组运行的经济性和安全性。火力发电厂汽轮机低压缸下缸与凝汽器连接一般采用焊接方式，由于低压缸下缸与凝汽器外形尺寸大、刚性大，造成焊接应力大，焊接变形较难控制。如果焊接顺序及焊接工艺选择及控制不当，容易造成局部焊接应力大，引起焊接变形。造成凝汽器密封性能下降，直接影响凝汽器真空性，甚至引起低压缸变形，降低汽轮机本体的整体安装质量。

2工艺原理

（1）低压缸外形尺寸大，刚性大，焊接应力大，焊接变形较难控制。为了保证焊接过程中低压缸在各个方向上的最大变形量不超过设计规定值，焊接前在低压缸下汽缸的台板四角设置千分表随时监测变形。（2）在汽轮机厂设计中，普遍采用在低压缸与凝汽器之间镶嵌一条高度为100～150mm的连接铁板，铁板的上下部分分别与低压缸下缸和凝汽器接颈进行焊接。焊接时先进行低压缸下缸与连接板的焊接，然后再进行凝汽器与连接板的焊接。（3）焊接时采用8名电焊工对称焊接方法，先8人同时点固，然后8人同时采用由内向外、分段退焊的方法。在焊接过程中，利用锤击的方法消除焊接应力，控制变形量。当局部变形量超标时，采用局部焊接方法调整变形量，从而将变形量控制在规定范围内。

3工艺流程

凝汽器接缸焊接工艺流程分为：焊前技术准备、焊前施工准备、技术交底、焊口组对、焊工施焊、焊后外观检查、焊缝无损检测、质量验收等8个环节。

4操作要点

4.1焊接工艺参数。项目开工前，技术人员应熟悉图纸，清楚低压缸与凝汽器连接部位的焊缝形式，掌握图纸对焊接的特殊要求和质量标准，并要熟悉现场，编制焊接工艺指导书指导施工,具体焊接工艺参数见下表。4.2坡口准备。（1）焊件在组对前将坡口表面及附近母材的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围如下：坡口每侧各为10～20mm；（2）坡口形式及对口间隙符合焊件工艺卡要求；（3）坡口局部间隙过大时，应设法修整到规定尺寸（如进行刚性固定或堆焊部分填充金属），严禁在间隙内加填塞物，同时应避免强力对口。（4）焊接前认真检查被焊接部位及其边缘20mm范围内，确认没有裂纹、重皮、气孔、砂眼等不允许的缺陷后方可焊接。4.3施焊。（1）凝汽器与低压缸连接板的高度根据现场具体情况而定，一般采用火焰切割对连接板进行修整，修整完成后使用磨光机对连接板氧化部位进行打磨，直至发出金属光泽。连接板安装时焊缝间隙要均匀一致，从而保证焊接线能量输入均衡，减少焊接残余应力，控制变形量。（2）焊接前技术员用记号笔对连接板进行分段标识，并注明施焊顺序号。焊接时8名焊工对称布置，每2人分配矩形区域的一个边，采用分段跳焊法施焊，每段长度约为400mm，每道焊缝厚度4～6mm，同时要求8人焊接速度基本相同，分边顺序及施焊方向如下图，数字表示焊接顺序，箭头表示施焊方向。（1）焊接方法采用手工电弧焊，电焊机选用ZX7-400型逆变焊机，配备遥控盒便于焊接电流的随时调整。（2）电焊条选用规格为φ4.0的J507（E5015）焊条。电焊条在使用前按照产品说明书要求进行300～350℃保温1小时的烘焙，使用时装入80～110℃的专用焊条保温筒内，随用随取。（3）电焊机采用直流反接，焊接电流控制在130～170A，焊接电压控制在22～24V。（4）焊接前不需预热，焊后不需热处理，焊接过程中控制层间温度≤400℃。（3）焊接时严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流。焊接时首先进行点固定位焊，定位焊前，应将连接板固定牢固，连接板固定可采用焊接临时卡块的方法。定位焊焊接工艺与正式施焊焊接工艺一致。定位焊要求8人同时开始焊接，由内向外，分段退焊，每隔300mm焊接30～60mm，焊缝厚度4～6mm，点固时先点固间隙小的焊缝再点固间隙大的焊缝，间隙大的焊缝进行点固时，可采用堆焊部分填充金属或焊接临时卡块的方法，定位焊应均匀分布，并确保焊缝质量符合要求。定位焊焊接全部完成后，应逐处检查其焊接质量，若有缺陷应采用打磨方法清除，重新进行定位焊。当定位焊全部焊接完成并检查无缺陷后，8人同时开始进行根部打底层焊接，打底焊接每段长度约为400mm，焊接方向由内向外，分段退焊。打底焊接全部完成后，对根部焊缝进行仔细检查并对缺陷进行消除。根部打底焊接完成并检查消除缺陷后，8人同时开始填充焊接，每段长度约为400mm，焊接方向由内向外，分段退焊。填充焊接根据连接板厚度的不同填料一遍或两遍，每一遍填料完成后必须对焊缝进行仔细检查并对缺陷进行消除，同时在检查过程中采用锤击法消除焊接应力。填充焊接完成后，8人同时开始盖面焊接，盖面焊接时不进行分段控制，整条焊缝一次焊接完成。在拐角处焊接时必须平滑过渡，接头错开，由一名焊工由一边焊至另一边，不在拐角处留有接头。（4）为了消除焊接应力，控制变形量，除第一层和最后一层焊缝外，在焊接过程中应利用手锤或冲击钻等工具，采用锤击法消除焊接应力，每焊接一段400mm焊缝锤击均匀一次，锤击时间在2～3min左右。（5）焊接开始后应安排专人每隔20～30min记录千分表数据，并对8名焊工进行统一指挥，当局部变形量超标时，应停止施焊，采用锤击法消除焊接应力。变形量较大的地方还应采用局部焊接法进行反变形控制。局部焊接法根据变形量的正负数值选择不同的焊接区域。变形量为正值时，停止变形超标部位的焊接，用锤击法消除焊接应力，其它部位焊工正常施焊，直至变形量恢复到0.05mm以下。变形量为负值时，变形超标部位继续焊接，其它部位停止焊接，同时用锤击法消除其它部位焊接应力，直至变形量恢复到0.05mm以下。4.4质量检验。（1）焊接完毕后，焊工必须对所完成的焊缝清理药皮后进行100%自检，焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、焊瘤、电弧擦伤等缺陷。发现有表露缺陷时，用磨光机将缺陷彻底清除干净后，重新焊接，焊接要求同正常焊接。（2）焊接质量检验采用焊工自检、施工单位专检、监理及业主检验的分级验收制度。焊缝应成型良好，焊缝边缘圆滑过渡到母材，焊波均匀，焊缝匀直。焊缝符合DL/T5210.7-2010 表5.0.2-4 D 类工程焊接质量验收评定标准。（3）对所有焊接完成的焊缝，验收完成后做焊缝表面渗透检验，焊接接头要求渗透检验达到JB/T4730.5-2005 I 级，检验比例100%。当采用渗透检验发现缺陷时，用磨光机将缺陷彻底清除干净后，重新焊接，焊接要求同正常焊接，焊接完成后再进行渗透检验，直至缺陷消除。

5结语

在低压缸与凝汽器接缸焊接过程中，通过采用合理的焊接顺序和焊接工艺，控制焊接线能量的输入减少焊接应力，以及锤击法消除应力控制变形、局部焊接调整变形等措施，从而保证了接缸焊接完成后凝汽器密封性能良好，低压缸变形量在可控范围内，为下一步汽轮机整体安装质量创造了有利条件。

参考文献：

[1]DL/T869-2012.火力发电厂焊接技术规程[S].2012.

[2]DL/T678-2013电力钢结构焊接通用技术条件[S].2013.

[3]DL/T5210.7—2010电力建设施工质量验收及评价规程第7部分：焊接[S].2010.

作者:禹长春 单位:山东电力建设第一工程有限公司