沈 倞

（華能長興電廠，浙江 長興313100）

1 基本情況

華能玉環(huán)電廠位于浙江省臺州市玉環(huán)縣大麥嶼開發(fā)區(qū)下青塘，地處浙江省東南沿海甌江口，樂清灣東岸，玉環(huán)半島西側.玉環(huán)電廠一、二期工程共建設四臺1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機組，自2006年11月28日起至2007年11月25日止，一年內(nèi)四臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電.截止2011年8月，最先投產(chǎn)的1號機組已累計運行35900多小時.

電廠采用鍋爐，依據(jù) “技術引進，聯(lián)合設計，國內(nèi)制造”的方式，由三菱公司提供支持，哈爾濱鍋爐有限公司制造，為超超臨界變壓運行直流鍋爐.采用“π”型布置，單爐膛、低NOx、PM主燃燒器和MACT燃燒技術和反向雙切圓燃燒方式.爐膛采用內(nèi)螺紋管垂直上升膜式水冷壁，配循環(huán)泵啟動系統(tǒng)、一次中間再熱系統(tǒng).除通過煤／水比調(diào)溫外，還采用煙氣分配擋板、燃燒器擺動、噴水等方式.鍋爐采用平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構.

鍋爐的主要額定技術參數(shù)為：過熱主蒸汽壓力為27.27MPa；過熱主蒸汽流量為2733t／h；過熱器出口主蒸汽溫度為605℃；再熱蒸汽流量為2274t／h；再熱蒸汽壓力（進／出）為5.70／5.51MPa；再熱蒸汽溫度（進／出）為362／603℃；省煤器進口給水溫度為293℃.

鍋爐所用水冷壁管共有2144根，其中前后墻各720根，兩側各352根，使用最廣泛的規(guī)格為φ28.6mmX5.8mm四頭螺紋管，管材均為SA213T12，節(jié)距為44.5mm，管子間加焊扁鋼，寬為15.9mm，厚度為6mm，材質(zhì)15CrMo.

2 水冷壁鰭片開裂特點及初步原因分析

2.1 水冷壁鰭片開裂的特點

大多分布在前后墻.標高為燃燒器區(qū)域為主.大部分屬于非機械損傷、焊接質(zhì)量引起.以隨機分布為主.以＃2、＃3角分布較多.

以2011年某機組C修為例，發(fā)現(xiàn)的典型缺陷有：折焰角向下1m處從A側數(shù)第35、36根管之間鰭片開裂長40mm；中間出口集箱上節(jié)流孔處從A側數(shù)第124根管鰭片燒損；中間出口集箱下節(jié)流孔向下500mm，向A側數(shù)第120、121根管之間鰭片開裂；C層從B側數(shù)第2個吹灰器向B側數(shù)第30～31根水冷壁管子間鰭片長約30cm漏焊等.

2.2 水冷壁鰭片開裂原因初步分析

（1）安裝、檢修或制造中焊接質(zhì)量問題（如焊縫宏觀超標缺陷，組織性能不達標，焊接殘余應力過大）.由于焊縫為部件結構中最為薄弱環(huán)節(jié)，開裂通常在此表現(xiàn).

（2）設計、制造、安裝導致的管屏結構應力和形變應力較大.

（3）水冷壁局部掛焦、局部噴涂、燃燒角度調(diào)整等原因導致水冷壁熱負荷不均，溫度應力較大.

（4）管屏間鰭片實際寬度遠遠大于設計寬度，導致吸收熱負荷成倍上升.

（5）鍋爐啟停較快，或負荷變動過快時，產(chǎn)生局部應力過大.

3 修復工藝及注意事項

3.1 前期準備

（1）工器具配備：焊接、氧氣乙炔割炬、電動工具，當工作環(huán)境溫度低于5℃預熱所采用，以及特殊情況，如水冷壁換管后所需熱處理所采用的設備均為完好，無漏氣漏電等缺陷，具有安全保護措施，需定期檢驗的工器具醒目位置貼有檢驗合格標識，并在允許使用周期內(nèi).使用便捷安全的工具才能保證修補方案的順利完成.

（2）人員配備：鉗工、氣割工都需具有相應的工作經(jīng)驗.焊工應具有獨立操作經(jīng)驗，能熟練焊接，并按照DL／T6792012《焊工技術考核規(guī)程》取得與15CrMo立焊相對應的焊工合格證，且在有效期內(nèi)，才能進行裂紋補焊工作.工程施焊前，焊工應按有關規(guī)定進行相應項目的焊前練習，經(jīng)專業(yè)見證合格后方可上崗施焊［1］.

（3）焊接材料準備：裂紋修補常用焊條為CHH307，規(guī)格為φ3.2.焊條在使用前要按其使用說明書進行烘干.烘焙溫度為300～350°C，烘焙時間為1～2小時.領取及歸還焊條都必須做好出入庫登記.重復烘焙不得超過2次.焊條應放入保溫桶內(nèi)隨用隨取，保溫桶需通電并打開電源，保溫溫度為80～120°C.焊條使用前檢查是否有偏心、焊條端部藥皮過厚等情況，避免電弧偏向一側，引起咬邊等焊接缺陷［1］.

（4）其他：工作開始前，檢修技術員需至現(xiàn)場檢驗并確定工作總量，明確施工范圍，根據(jù)查閱到的相關技術資料，編制作業(yè)指導書.在施工開始時，檢修技術人員必須到現(xiàn)場講解工作的具體步驟.進行焊接的焊工必須持證上崗，未經(jīng)技術交底的焊工、熱處理工等不得進行相關工作.進入現(xiàn)場的工作人員都必須做好個人防護，高空作業(yè)時帶好安全帶，避免高空墜落.工器具按規(guī)定放置，避免落物.焊接及氣割過程中做好防范工作，防止焊渣火星飛濺引起火災及人員燙傷等事故發(fā)生.

3.2 修復過程

（1）對修復位置進行表面清理.使用鋼絲刷、角磨機等工具，清除裂紋鰭片及周圍水冷壁管的表面結焦、鐵銹、氧化層、油污等.對所檢部位照明目視檢查，必要時輔以5～10倍放大鏡觀察裂紋及微裂紋走向.由技術人員制定方案，確定割除裂紋兩側鰭片高度.

（2）用氧氣乙炔割炬割除裂紋附近位置鰭片，需控制火焰角度、方向、氣流大小，避免割傷母管.在保證質(zhì)量的前提下，適當加快氣割速度，避免在同一處停留時間過長，導致水冷壁管過熱.

（3）舊鰭片割除后，使用工具進行表面清理打磨.注意避免水冷壁管的磨傷減薄.截取相應長度的新15CrMo鰭片條進行拼接，避免強制性對口及填充鰭片過寬，引起局部應力增大.

（4）施焊人員應為有獨立操作經(jīng)驗的熟練焊工.工程施焊前，焊工應按有關規(guī)定進行相應項目的焊前練習，經(jīng)鍋爐及金屬專工見證，必要時可采用無損檢測等手段，合格后方可上崗施焊.

（5）常溫下焊接不需要進行預熱.當室溫低于5℃時，焊接前必須采取預熱措施，習慣上采用火焰加熱方式.溫度控制在50～100℃之間（《火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程》中規(guī)定：15CrMo板材厚度大于等于15mm時，預熱溫度為150～200℃），預熱溫度區(qū)域要均勻，焊縫每側加熱寬度為50～80cm，熱處理操作人員必須嚴格按照工藝施工，并使用手持式紅外測溫儀或接觸式測溫儀輔助測溫，控制預熱溫度.加熱時注意施工安全防止燙傷.

（6）焊接鰭片時采用多層多道焊，應將每層焊道接頭錯開，同時注意盡量成型平滑，避免出現(xiàn)死角.每層焊縫焊接結束時，應使用工具清理焊道，經(jīng)焊工本人嚴格檢查合格后，才可進行下一層的焊接.

（7）焊接過程中應特別注意起弧、收弧及接頭質(zhì)量，每根焊條熄弧時都需將弧坑填滿，嚴禁焊接收弧將電弧引至水冷壁母管.焊縫余高≤3mm，焊縫余高差≤2mm.焊縫邊緣應圓滑過渡到母材，不允許出現(xiàn)裂紋、未熔合及水冷壁管側咬邊，鰭片側咬邊深度不得大于0.5mm，總長不大于焊縫全長的15%.

（8）補焊裂紋必須進行爐內(nèi)爐外雙面焊接.焊縫整體焊接完畢，應將焊縫表面焊渣、飛濺清理干凈.清除時，不得用榔頭和鏨子過重敲擊焊縫，以防產(chǎn)生裂紋.

3.3 其他情況

（1）當鰭片裂紋寬度不超過2mm，無明顯變形的情況下，經(jīng)過鍋爐及金屬專工同意，可不進行割炬挖補，直接使用電焊焊接補平.

（2）水冷壁鰭片在超出設計寬度時，可采用鉆孔和開膨脹縫的方法，以減小鰭片應力，并有效減少裂紋的產(chǎn)生.具體做法是：使用電動工具，對水冷壁鰭片進行鉆孔（φ6mm）開膨脹縫（十字交叉形），間距500mm左右，并在鍋爐外側加護耐火澆注料小密封盒.

（3）水冷壁鰭片寬度超標，過熱變形易導致高溫碳化且常伴有微裂紋，需要前期檢查人員認真檢驗，必要時可采用PT等無損探傷檢測手段，明確需用氧氣乙炔割炬割除區(qū)域的范圍和大小，然后再進行鰭片補焊.

（4）如遇到裂紋已擴張至水冷壁管表面，或因鰭片裂紋而使兩根水冷壁間隔嚴重超過設計寬度時，必須先更換水冷壁管，并均勻調(diào)整各管間隙，待水冷壁管焊接結束，且無損探傷（RT）合格后，方可進行鰭片的填充焊接.

4 質(zhì)量驗收

焊接質(zhì)量的檢查和檢驗，包括焊接前、焊接過程中和焊接結束后三個階段，并實行三級檢查驗收制度，采用自檢與專業(yè)檢驗相結合的方法進行驗評工作.全部質(zhì)量檢驗都驗收通過，才能開始噴涂、保溫等下一步工作.

5 質(zhì)量保證措施

（1）焊接施工前應向施工人員進行技術交底.熟悉施工圖紙，明確施工任務，掌握施工要領，學習相關技術標準和要求.并接受技術人員的現(xiàn)場檢查，隨時糾正與規(guī)范不符之處，并及時進行處理.

（2）焊接過程中發(fā)現(xiàn)問題及時向焊接技術員、鍋爐、金屬方面專工匯報，及時變更檢修方案，檢查和檢驗資料保存完整并在檢修工作結束后及時移交檔案室或合同甲方.

（3）安監(jiān)和質(zhì)檢人員全程跟蹤整個修復過程，保證整個工程質(zhì)量及安全防護工作的正常進行.

6 總結

規(guī)范檢修時焊接工藝，提高鰭片焊接質(zhì)量，消除焊接殘余應力，預防減少水冷壁鰭片裂紋的產(chǎn)生是一個長期而艱巨的任務.可以與鍋爐設計制造單位聯(lián)系討論優(yōu)化方案，通過調(diào)整支吊架位置、加強支撐檢查、降低結構應力，以及調(diào)整送風口角度改變溫度應力分布，改善啟停爐過程熱應力狀況等措施，將鰭片裂紋的數(shù)量及造成的破壞程度降低，以保證鍋爐運行狀態(tài)的安全穩(wěn)定

［1］楊富.新型耐熱鋼焊接［M］.北京：中國電力出版社，2006.