劉亞芬

(中國能建 安徽電建二公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

銅陵發(fā)電廠六期“上大壓小”改擴建工程為安徽省內首臺超超臨界百萬機組，是目前亞洲最高、單機規(guī)模最大的高參數、大容量、低能耗、環(huán)保型超超臨界塔式爐燃煤發(fā)電機組，是安徽省“861”重點項目，由安徽省皖能股份有限公司控股投資建設，采用EPC模式，由中國電力建設工程咨詢公司和中國電力工程顧問集團公司西北電力設計院組成的聯(lián)合體承擔設計、采購、施工、調試總承包。三大主機均為上海電氣集團供貨。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為3 012 t/h，過熱器出口壓力27.9 MPa，過熱器出口溫度605℃，安徽電建二公司承擔主體工程的安裝施工任務。本工程總焊口數為81 570只，鋼結構制作、安裝量約7 000 t。

2 工程特點

（1）鍋爐水冷壁采用T23鋼，該鋼在國內外塔式爐的應用中頻發(fā)爆管事件

本工程鍋爐的水冷壁采用T23耐熱鋼，在本臺機組中鍋爐T23鋼焊口有9000余只。且國內外百萬千瓦級機組塔式鍋爐的T23水冷壁在啟動和停止的過程中均有不同程度的爆管現象，這使得T23水冷壁的焊接充滿了挑戰(zhàn)。

（2）任務量大，工期緊張，焊接專業(yè)各工種作業(yè)時間矛盾突出。

塔式鍋爐受熱面安裝必須按從上到下順序施工，不能像∏型鍋爐前后爐膛同時施工，8萬余只焊口需要在不到16個月的時間內保質保量完成，焊接高峰期每天完成的焊口數高達700多只，焊接、熱處理、焊后檢驗工作之間的作業(yè)時間矛盾非常突出。

（3）特殊鋼種多，異種鋼焊接數量大，焊接工藝復雜。

本工程采用的特殊鋼種有：SA213-T23，SA213-T91，SA335-P91，SA213-T92，SA335-P92，SUPER-304H，HR3C等，這些僅用于超臨界或超超臨界機組的鋼種在焊接時均需采用嚴格的工藝進行過程控制，工藝復雜，施工難度較大。本工程的異種鋼焊接數量達到5 000只以上。

（4）采用新鋼種多、控制難度大。

工程采用的各種鋼材料種類達20余種，必須采取切實可行的措施防止母材和焊材的錯用。

（5）鈦鋼復合板煙囪焊接。

煙囪鋼內筒鈦鋼復合鋼板的焊接是現場施工質量控制的一個難點。由于鈦與鋼不能直接進行熔焊，即鈦板、鋼板各自進行焊接，鋼板焊接時溫度不能過高，否則會導致鈦板氧化，鈦板焊接時要盡可能減少應力集中，同時隔絕與空氣的接觸，避免氧化。

3 施工準備[1-6]

3.1 技術準備

中國能建安徽電建二公司在銅陵工程開工前即提前進行施工技術準備和策劃，對銅陵工程涉及到的新型耐熱鋼T/P92和超級奧氏體不銹鋼HR3C、SUPER304H進行了認真的研究，完成了焊接工藝評定的編審批工作，同時出臺了專門的《HR3C、SUPER304H新型鐵素體耐熱鋼的焊接施工措施》《T/P92新型馬氏體耐熱鋼的焊接施工措施》等技術文件指導本工程的焊接技術人員進行學習。

項目部組織編制了《銅陵六期工程#5機組焊接專業(yè)的施工組織設計》《金屬試驗施工組織設計》《熱處理施工組織設計》和《創(chuàng)建“優(yōu)秀焊接工程”活動計劃書》，并報業(yè)主、監(jiān)理、EPC總承包批準。制定了《焊接施工人員持證掛牌上崗管理辦法》《T/P92鋼焊接管理規(guī)定》等十余項制度和規(guī)定，在項目施焊前，前后編制了《過熱器焊接作業(yè)指導書》《汽機四大管道焊接作業(yè)指導書》《P91/P92焊接作業(yè)指導書》《凝汽器焊接作業(yè)指導書》等焊接、熱處理方案18份，無損檢測作業(yè)指導書10份，焊接工藝卡83份、熱處理技術卡89份。銅陵項目部健全的焊接質檢、技術及金屬監(jiān)督網絡為焊接工作提供了體系和制度上的有效保證。

全覆蓋的焊接工藝評定：安徽電建二公司現有的《焊接工藝評定報告》基本上能夠滿足并保證該工程的需要，當出現焊接工藝評定不能覆蓋現場的需要（材質、管徑、壁厚等因素）時，提前聯(lián)系公司焊接中心，確保在項目開焊前有完整的焊接工藝評定報告指導現場的施工，截止工程竣工時，公司已有焊接工藝評定178項。

3.2 人員準備

（1）結合工程特點，焊接中心組織了多批次針對本工程和百萬千瓦級機組的管理培訓和技能培訓，范圍覆蓋了參建本工程的全部焊接專業(yè)管理人員和作業(yè)人員。對進行新材料焊接的焊工，進行專門的培訓，取得良好以上級別的方可參加銅陵工程建設。

（2）針對銅陵焊接工程的特點，在銅陵施工現場設置焊接技能鑒定站，在業(yè)主、監(jiān)理、EPC總承包專家的監(jiān)督下，對所有進點焊工進行上崗前考試認可，并負責管理重要項目開工前的崗前適應性練習和特殊培訓任務。本工程共計崗前焊接考核129人次。

（3）在施工過程中，焊接技術人員堅持技術交底制度，并要求各級各類人員嚴格按照接作業(yè)指導書進行施工。

（4）焊接質檢員、無損檢驗人員、熱處理人員都持有至少與電力系統(tǒng)相關等級證書，并報業(yè)主、監(jiān)理和總承包方認可后，方可開展工作，具有簽字權。

（5）在工程施工中，對焊接人員進行動態(tài)管理，對一個星期內焊口合格率低于95%的焊工，停止其施工作業(yè)，進入焊接技能鑒定站培訓，達到良好標準后才能繼續(xù)作業(yè)。對焊接管理人員進行績效考核，確保人員的能力和工作效率始終滿足工程需要。

3.3 機械準備

（1）銅陵工程的焊接設備進點前都進行了專項檢查，確保機械設備運行穩(wěn)定可靠，方能進駐現場。

（2）焊接設備、熱處理設備、檢驗和檢測設備均進行了計量和檢驗，確保指示盤表的正確性。

（3）對P92高合金耐熱鋼采用專用新型帶參數控制系統(tǒng)的焊機，用于控制P92鋼的焊接電流，防止焊工超限使用焊接電流。

4 焊接過程控制

4.1 焊件組對和清潔度控制

焊件組對時嚴禁強力對口；焊件清理時，清除焊縫左右兩側10~15 mm范圍內及坡口內的油污、水銹等，打磨至露出金屬光澤，焊件打磨清理后應及時焊接。

4.2 鋼材和焊接材料控制

本工程采用的鋼材種類多達20余種，必須采取切實可行的措施防止母材和焊材的錯用，為此，項目部針對性的制定了《金屬技術監(jiān)督實施細則》和《合金鋼設備材料復核標識管理辦法》，對不同顏色的合金鋼標識不同顏色的油漆帶，在鍋爐施工電梯口和汽機房施工平臺明顯處懸掛各類材料的色標，提醒作業(yè)人員不要錯用材料。本項目因為金屬技術監(jiān)督到位，未發(fā)一起錯用材料事件。

所有焊接材料均由經過合格供應商評審的生產廠家提供，項目部建立了一套完整的焊材管理制度，確保焊接材料管理統(tǒng)一性。焊材進場后，進行一定比例的開箱外觀檢驗，合格后方可入庫存放；合金鋼母材、焊材必須進行光譜復查，并在材料的報審中附上合格的光譜報告，有效遏制了不合格材料在工程中的使用。

現場焊接作業(yè)時，要求焊接三級質檢員對正在施焊的項目不定期抽查焊工使用的焊材是否正確，現場的焊條要求使用焊條保溫筒，焊絲存放在干燥、干凈的地方，確保焊絲的清潔。

4.3 焊前預熱、層間溫度和焊后熱處理控制

嚴格依照作業(yè)指導書的要求進行預熱、層間溫度和焊后熱處理控制。對于直徑大于219 mm，壁厚超過20 mm的管道采取電阻預熱。其他管道可采取火焰預熱，預熱采用中性焰預熱并做好相應的預熱記錄。對于P91/P92管道焊縫進行全程跟蹤熱處理，并采用過程中旁站監(jiān)督等措施確保熱處理工藝得到嚴格執(zhí)行。每位施焊人員均配備測溫筆，管理人員配備測溫槍，過程中不定期抽檢。

4.4 焊接專業(yè)各工種交叉作業(yè)時間控制

本工程焊接、熱處理、檢測存在較突出的作業(yè)時間矛盾，為解決這一問題，項目部在每周的生產例會上進行作業(yè)時間的協(xié)調，并多次專門組織召開焊接、熱處理和檢測的協(xié)調會，根據工程的進度不斷動態(tài)調整鍋爐安裝施工、焊接、熱處理和焊后檢驗的時間，確保不窩工，各工序能最大限度的平穩(wěn)銜接。高峰期每天召開一次協(xié)調會，對出現的問題及時予以協(xié)調，在金屬試驗室和安裝專業(yè)的互相配合、增大人員設備投入的情況下，完成了高峰期原來認為不可能完成的焊接工作，確保了鍋爐水壓試驗的順利進行。

4.5 焊接施工工藝控制

本工程中要求焊接操作人員嚴格依照作業(yè)指導書的要求進行施焊，并對細晶粒鋼等特殊鋼種進行專門的控制。

（1）P91/P92屬馬氏體細晶耐熱高合金鋼，具有強烈的脆硬敏感性和裂紋傾向，是銅陵工程焊接質量控制的一個重點。為此，對于P91/P92的焊接采用專用焊機，并采取質檢員旁站措施，監(jiān)督焊口嚴格執(zhí)行工藝。

（2）SUPER304H、HR3C屬細晶粒不銹鋼，在焊接過程中注重控制了層間溫度和焊接電流。為每位焊工和質檢人員配備了測溫設備，獎勤罰懶，不定期巡查，確保了工藝的準確執(zhí)行。

（3）T23鋼焊接工藝控制。

螺旋水冷壁采用T23管材，不僅是新型材料，而且國內還沒有成熟的焊接工藝方案，也是公司首次進行成批量焊接。因此，必須采取可靠的焊接工藝和過程控制措施。經過研究試驗和廣泛收資，最終確定了T23鋼的核心焊接工藝為：

①如果環(huán)境溫度和工件溫度不低于常溫（20℃），T23小口徑管焊前可不預熱，否則需預熱100℃~150℃，才能施焊。

②采用小規(guī)范焊接工藝。在焊接過程中，通過控制焊接電流、電壓、焊接速度以及焊道厚度達到控制焊接線能量，提高焊縫韌性的目的。

③嚴格控制層間溫度：在焊接過程中，通過對稱焊接、跳焊、多只焊口交錯施工來控制層間溫度。

④確保適當的焊后冷卻速度：若環(huán)境溫度低于20℃，采用氧乙炔火焰加熱至100℃~150℃進行3~5min的緩冷，若環(huán)境溫度高于20℃時，焊后可空冷。

通過實踐證明，T23鋼工藝焊接質量得到較好控制，也滿足了施工進度的要求。是國內也是國際上首家水冷壁使用T23鋼，168 h試運行不爆管的安裝單位。安徽電建二公司更據此申報了SA213 T23鋼的行業(yè)施工工法并獲得批準。

（4）煙囪鈦鋼復合板焊接控制得當。

為控制鈦管復板鋼板的焊接不產生過熱，采用手工鎢極氬弧焊。焊接時注意采用短弧焊、快速焊，防止鈦金屬過熱，同時注意辨識鈦復合層的顏色，保證焊接后為銀白色，如變成灰色和深藍色立即返工并調整工藝，通過嚴格的過程控制，使得鈦鋼復合板的焊縫外觀工藝美觀，質量達到優(yōu)良標準。

5 技術創(chuàng)新

5.1 T23鋼焊接工藝

本工程鍋爐為百萬千萬級塔式鍋爐，垂直段水冷壁、螺旋段水冷壁大量采用SA213-T23鋼材，針對同類型機組在調試、整套啟動和168 h試運行期間頻繁出現爆管的問題，對T23鋼管及其密封部件的焊接進行了焊接工藝試驗研究，其研究成果的部分內容被納入DL/T869-2012《火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程》。

5.2 焊接參數監(jiān)控儀和帶參數控制裝置的專用電焊機

針對P91、P92鋼和Supper304、H3RC超級不銹鋼的焊接，投用帶參數控制裝置的數字式專用焊機，該焊機在焊接施工前由技術員設定好焊接層道數、每層道的焊接電流、電壓、焊材規(guī)格等各種參數，焊工在施焊過程中無法進行更改，這一焊機的投用使焊接工藝得到了嚴格執(zhí)行。

5.3 鏡面焊焊接工藝方法的使用

由于焊口設計緊湊，有大量焊口的局部位置肉眼無法觀察到，采用常用的焊接方法無法施焊，因此本工程采用了鏡面焊法進行施焊，通過專用鏡子的反面成像解決了盲焊位置的焊接難題。

5.4 鈦鋼復合板的焊接

煙囪鋼內筒鈦鋼復合鋼板的焊接是較新的工藝，也是現場施工質量控制的一個難點。由于鈦與鋼不能直接進行熔焊，即鈦面、鋼面各自進行焊接，鈦復層與鋼基層互不相熔合，但要求各自盡量焊透。選擇接頭的原則是：型式要簡單；鋼面力求焊透以保證接頭性能，減少應力集中；鈦面要盡量焊透，表面要光順以減少流體阻力?，F場選用搭接接頭，以避免兩種金屬的焊縫相互接觸。鈦面采用手工鎢極氬弧焊，鋼面采用CO2氣體保護焊的焊接方法。

6 結論

（1）本工程焊口SA檢驗66 591處，檢驗正確率100%，熱處理曲線符合率100%。鍋爐水壓試驗一次成功，168 h連續(xù)滿負荷并網試運行一次成功。

（2）本工程水冷壁系統(tǒng)采用了T23鋼材，通過嚴格的工藝和過程控制，焊接質量可靠，克服了同類型機組在調試、整套啟動和168 h試運行期間頻繁爆管的問題。

（3）本工程受監(jiān)督焊口共計81 570只，其中RT檢驗48 310只，UT檢驗21 578只，無損檢驗一次合格率99.90%，焊口外觀優(yōu)良率100%，煙、風、煤、灰、油系統(tǒng)及密封部件焊縫外觀工藝美觀、無一泄漏，焊接工程質量評價為高質量等級優(yōu)質工程。

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[1]楊 富，章應霖，任永寧，等.新型耐熱鋼焊接[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]DL/T869-2004《火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程》[S].北京：中國電力出版社，2004.

[3]DL/T819-2010《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術規(guī)程》[S].北京：中國電力出版社，2010.

[4]DL/T868-2004《焊接工藝評定規(guī)程》[S].北京：中國電力出版社，2004.

[5]姜求志，王金瑞.火力發(fā)電廠金屬材料手冊[M].北京：中國電力出版社，2000.

[6]孫 標，胡明濤.新型耐熱鋼SA213-T23的焊接工藝試驗研究[A].超（超）臨界鍋爐用鋼及焊接技術協(xié)作網第三次論壇大會論文集[C].天津：2009.