SA213—T91鋼小徑管手工鎢極氬弧焊背面充氬方法探討

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力建設(shè)二公司 (朔州 036011) 楊翠林 楊 慧

1.概述

SA213—T91鋼屬于馬氏體高合金鋼，由于該鋼具有熱強(qiáng)性好、強(qiáng)韌性好、焊接性良、熱導(dǎo)率高、線脹系數(shù)小及抗蝕性好等特點(diǎn)，所以目前我國(guó)火力發(fā)電廠300MW及以上機(jī)組的鍋爐中溫過(guò)熱器，高溫過(guò)熱器、高溫再熱器等管排較普遍地采用了SA213—T91鋼。雖說(shuō)它在高效率、高參數(shù)、大容量火電機(jī)組的利用上焊接工藝早已趨向成熟，但因T91鋼焊接時(shí)根部焊縫容易氧化燒損，所以必須采用背面充氬保護(hù)。

T91焊打底層焊縫是關(guān)鍵，而打底的好壞很大程度上取決于充氬的質(zhì)量，所以充氬方法的不同嚴(yán)重影響了現(xiàn)場(chǎng)施工的焊接成本、質(zhì)量和進(jìn)度。本文即是重點(diǎn)針對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)施工中T91的聯(lián)箱管座焊口一些不同的充氬方法作一探討。利用從聯(lián)箱間相鄰的管座插入氬氣皮帶充氬替代傳統(tǒng)的整個(gè)聯(lián)箱充氬，不僅簡(jiǎn)化了焊接工藝，提高了現(xiàn)場(chǎng)施工的焊接進(jìn)度，而且還節(jié)約了大量的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。在2008年平朔發(fā)電廠二期工程2×300MW3#機(jī)組所有1072道T91聯(lián)箱焊口中全部成功運(yùn)用了這一充氬方法，其焊接接頭性能完全能夠滿足焊接工藝評(píng)定的規(guī)定。這一充氬方法也早在許多大型機(jī)組（如薄城電廠、武鄉(xiāng)電廠、塔山電廠）中得到了成功的運(yùn)用。

2.充氬方法

對(duì)于聯(lián)箱管座的焊口，制備充氬區(qū)的關(guān)鍵在于管座的封堵，因?yàn)樘钊疃戎荒転?0mm，為防止該端在預(yù)熱時(shí)燃燒掉，有以下四種充氬方法：（以平朔發(fā)電廠二期工程2×300MW3＃機(jī)組的高溫過(guò)熱器的第1、2段聯(lián)箱焊口為例，管排示意如圖1所示。

圖1

（1）把所有聯(lián)箱管座及聯(lián)箱兩側(cè)出口用管帽套住，把管座的另一側(cè)短管用可溶紙（或溶水性好的衛(wèi)生紙）堵住，距離坡口250～300mm, 焊接時(shí)可從聯(lián)箱一側(cè)直接向整個(gè)聯(lián)箱內(nèi)充氬，焊接前將所焊管座處的管帽拔開開始焊接。

（2）將所有不焊的焊口（指第1段焊口）、聯(lián)箱兩側(cè)出口用管帽套住，焊某一個(gè)管座焊口時(shí)，管座用可溶紙（或溶水性好的衛(wèi)生紙）堵住，在相應(yīng)的短管處（第2段焊口）整管充氬。

（3）從坡口充氬，在所焊聯(lián)箱管座側(cè)及另一側(cè)短管側(cè)用可溶紙（或溶水性好的衛(wèi)生紙）折疊成圓錐狀堵住制成密閉氣室，圓錐底面直徑比鋼管內(nèi)徑大10mm左右，用圓頭木棒將可溶紙送入管內(nèi)深度250～300mm，可溶紙應(yīng)加裝兩層，防止在預(yù)熱過(guò)程中將可溶紙燒毀，導(dǎo)致根部保護(hù)不良。

接氬氣皮帶的小管可利用廢棄的熱電偶短截制成，把頭敲扁插入焊縫內(nèi)，也可利用細(xì)針頭或細(xì)銅管把頭部敲扁，但用廢棄的熱電偶也可以節(jié)約一定的成本。扁熱電偶彎管習(xí)慣上有兩種彎法，除圖1外還有一種如圖2所示。

具體形狀根據(jù)焊工個(gè)人習(xí)慣而定。

（4）從所焊聯(lián)箱管座的相鄰管座入口伸入氬氣皮帶，在氬氣皮帶邊緣事先拴一細(xì)鐵絲鉤，在所焊聯(lián)箱管座處用鐵絲鉤住小鉤把皮帶鉤出，然后在其四周用可溶紙（或衛(wèi)生紙）把皮帶固定在合適的高度（預(yù)熱時(shí)不把可溶紙燃燒掉），在另一側(cè)短管處用可溶紙制成氣室。聯(lián)箱側(cè)如圖3所示。

圖2

圖3

上述四種充氬方法中，第一種方法浪費(fèi)氬氣量最多；第二種方法單根短管整管充氬，整管保護(hù)，比第一種方法氬氣用量相對(duì)減少，操作比較簡(jiǎn)便，省時(shí)省力，但隨著短管管線長(zhǎng)度的增加，氬氣浪費(fèi)也較大；第三種方法坡口充氬，在焊口兩側(cè)管子中形成一個(gè)小氣室，僅在氣室內(nèi)充氬，所用氬氣量最少，但難度較大，需要焊工具備熟練的操作水平。焊接時(shí)為防止氬氣從對(duì)口間隙中大量泄漏，焊前需在間隙中嵌入一圈石棉條或粘上一圈膠帶，焊接過(guò)程中隨時(shí)將有礙施焊的部分出除，打底焊快結(jié)束時(shí)，迅速拔出氬氣管并補(bǔ)好洞眼，坡口充氬內(nèi)壁氬氣流量隨氣室大小及漏氣程度而變化，既不能因?yàn)榇虻资湛跁r(shí)氣室氣量不足使焊口保護(hù)不好，又不致因流量太大管內(nèi)壓力太大引起接頭收弧困難，以致引起焊縫內(nèi)凹為宜。在地面蛇形管排的組合焊口時(shí)，比較適合采用此方法；第四種方法是所有四種方法中，氬氣用量最小，操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效率最高的方法。就平朔發(fā)電廠二期工程2×300MW3＃機(jī)組中，二級(jí)中溫過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、高溫再熱器第1段1072道T91的聯(lián)箱焊口，比整個(gè)聯(lián)箱充氬要節(jié)約氬氣量達(dá)一半以上。

3.充氬過(guò)程

（1）流量控制 坡口溫度達(dá)到焊接工藝要求后開始充氬，氬氣流量應(yīng)由專人隨時(shí)調(diào)節(jié)，充氬流量為7～8L/min。氬氣流量隨焊接過(guò)程的進(jìn)行而逐漸由大變小，內(nèi)壁充氬氣流量隨氣室大小及漏氣程度而變化，以達(dá)到既保護(hù)良好，又不致因流量太大而引起焊縫內(nèi)凹為宜。

（2）充氬 充氬時(shí)，當(dāng)感覺(jué)氬氣從焊縫間隙中輕微返出時(shí)（也可用打火機(jī)測(cè)試氬氣是否充滿，若火苗熄滅，則表明氬氣已經(jīng)充滿），此時(shí)可以進(jìn)行根層點(diǎn)固及打底焊接。

（3）保護(hù)效果 充氬時(shí)，當(dāng)管徑稍大時(shí)，可將整個(gè)焊口利用石棉條封堵一半，焊接完另一半時(shí)拔開封堵的一段石棉條，這樣保護(hù)效果會(huì)有所提高。另外在收弧時(shí)將氬氣流量減少三分之一，防止流量過(guò)大氬氣壓力過(guò)大，引起接頭收弧困難，產(chǎn)生內(nèi)凹的缺陷。

（4）水壓試驗(yàn) 作為氣室壁的可溶紙或溶水性好的衛(wèi)生紙?jiān)诤缚跓崽幚頃r(shí)被燒成灰燼，水壓試驗(yàn)時(shí)可自行溶化并在水壓試驗(yàn)后隨水排除。

總之，充氬工作必須和焊接操作緊密配合，具體操作方法焊工根據(jù)個(gè)人情況靈活掌握。

4.結(jié)語(yǔ)

對(duì)于電站鍋爐的T91鋼小徑管的聯(lián)箱焊口，充氬時(shí)從相鄰管座插入充氬皮帶要比從整個(gè)聯(lián)箱充氬節(jié)約一半多的氬氣，相比坡口充氬，它更易于掌握，充氬效果好，焊縫成形好，且硬度值和組織性能等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。采用這種充氬方法，不僅簡(jiǎn)化了焊接工藝，提高了現(xiàn)場(chǎng)施工的焊接進(jìn)度，而且還節(jié)約了大量的成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益；另外，還解決了傳統(tǒng)充氬效果不好和浪費(fèi)氬氣的弊端，在電站鍋爐的聯(lián)箱段焊口中值得大力推廣應(yīng)用。