600MW機組焊接技術(shù)的運用

司曉飛

我國近年來經(jīng)濟的高速發(fā)展對能源提出了新的需求，為了滿足社會及經(jīng)濟發(fā)展對能源的需求，600MW火電機組以其大容量、高參數(shù)、低能耗低污染已經(jīng)成為我國火力發(fā)電行業(yè)發(fā)展的主要方向。我國600MW火電機組的制造能力已經(jīng)接近世界國際80年代的水平。由于600MW機組焊接工作工程量大、焊口數(shù)量多，機組鋼材構(gòu)成復雜，因此其焊接技術(shù)也面臨著越來越高的技術(shù)要求。

一、600MW機組焊接工作的難點分析

1、焊接工程量大

600MW機組作為大容量、高參數(shù)、低能耗、低污染的大型火力發(fā)電機組，其相對于100～200MW的小型火力發(fā)電機組具有更大的機組設備體積，不僅工作系統(tǒng)更加復雜且輔助設備的數(shù)量也要多很多。600MW機組作為我國火電行業(yè)重點發(fā)展和推廣的大型火力發(fā)電機組，在工程建設階段有著龐大的焊接工作量，即便拋開輔助鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作量，一臺鍋爐本體的焊口仍然多達30000多個，龐大的焊接工作量會使焊接工程的工期延長，無論對焊接人員的技術(shù)和心理素質(zhì)要求都比較高，由于600MW機組的嚴格技術(shù)要求，因此對焊接質(zhì)量的要求也非常高。

2、機組涉及鋼材品種繁多，焊接規(guī)格不統(tǒng)一

我國的600MW機組雖然已經(jīng)實現(xiàn)了90%的自主國產(chǎn)化，但設備使用的鋼材卻絕大多數(shù)都需要從國外進口。由于同一火電機組不同部位所選用的鋼材不同，其對焊接材料和工藝的要求也多種多樣。比如說哈爾濱火電機組建設三廠生產(chǎn)的600MW國產(chǎn)化機組，在工程中應用的鋼材不僅有中國的，還有美國和德國的，為了保證600MW機組建設的工程質(zhì)量及機組運行安全性，在進行機組焊接時需要針對不同國家不同品種的鋼材選擇不同的工藝和焊接材料，而且還要根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀和特性合理選擇焊接方法，這不僅影響了焊接工程的工程進度，還對機組焊接人員的技術(shù)水平提出了極高的要求。

3、工程焊接難度較大

600MW機組相對于100～200MW機組，其龐大的體積導致了焊機工作的比較復雜。在600MW機組的焊接工作中，其主蒸汽管道普遍厚度大于100mm，最大直徑更是達到800mm，這種大規(guī)格的管道焊接工作運用傳統(tǒng)的焊接手段根本難以保證焊接質(zhì)量。另外在600MW機組的小口徑管壁厚度也很大，普遍超過10mm，小口徑的管壁對焊接的質(zhì)量要求很高，焊縫的探傷工作很難進行，這些都為我國火電機組的焊接技術(shù)的水平帶來了嚴峻的考驗。

二、600MW機組焊接工藝分析

1、全氬弧焊接技術(shù)

為了獲得更高的發(fā)電效率，600MW機組的鍋爐內(nèi)受熱管道十分密集，為了在焊接過程中減少對這些小口徑管道的損傷并降低焊縫對受熱管道受熱的影響，在600MW機組的焊接工作中普遍采用全氬弧焊技術(shù)。全氬弧焊通過在電弧焊的周圍通氬氣作為保護，將空氣隔絕在焊區(qū)之外從而防止了焊區(qū)的氧化，具有電流密度大、熱量集中，熔敷率高和焊接速度快的優(yōu)點。作為一種能夠有效防止鋼件在焊接過程中變形損壞的優(yōu)秀焊接方法，600MW機組的焊接中對全氬弧焊接工藝的使用頻率極高。不僅應用于受熱管道的焊接工作上，在省煤器排管、鍋爐受熱面過熱器等工作中也會經(jīng)常使用。

2、氬-電聯(lián)合焊接技術(shù)

600MW機組的焊接過程中，為了保證受熱面管道等位置的根部焊接質(zhì)量，還會大量采用氬-電聯(lián)合的焊接技術(shù)。氬-電聯(lián)合的焊接技術(shù)的焊接質(zhì)量不僅高于全氬弧焊，而且氬-電聯(lián)合技術(shù)的應用還能降低焊接成本。因此這種技術(shù)在600MW機組的四大管道焊口中普遍采用，一些中低壓管道口也會選擇氬-電聯(lián)合焊接技術(shù)進行管道口的焊接處理，抽氣、給水泵進氣管道等位置也經(jīng)常會選擇氬-電聯(lián)合的焊接方法，氬-電聯(lián)合焊接技術(shù)在這些位置的應用很好的解決了中低壓管道焊接的質(zhì)量通病，確保了600MW機組的使用壽命。

3、大口徑厚壁管道焊接技術(shù)

厚壁管道的焊接由于在焊接過程中受到三維殘余應力的作用，焊接過程中容易引起冷裂紋、再熱裂紋。因此在進行焊接大口徑厚壁管道時采用多層多道焊接工藝，以便于控制層間溫度，保證焊接的質(zhì)量。多層多道焊接技術(shù)應用于于600MW機組大口徑厚壁管道的焊接十分高效，多層多道焊接下一道焊接對上道有回火作用，可以細化晶粒、提高韌性，而且還能能夠減小對管道的熱輸入量，降低形變量。但在應用多道多層焊接技術(shù)時應控制焊道的幾何尺寸、以薄層焊道為好，覆蓋面要寬，使細化面積大，也有利于擴散氫的逸出。

4、焊口的無損探傷

600MW的焊口探傷難點主要在于大口徑厚壁管道的焊口探傷和小口徑厚壁管道的焊口探傷，目前普遍應用于我國600MW機組的焊口探傷方法有射線探傷法和超聲波探傷法。為了確保焊縫根部質(zhì)量，對于厚壁管道而言，有以下兩種模式：在管道組合焊縫附近一空區(qū)域設置探傷孔，當焊縫施焊到20mm左右時，利用γ射線源進行中心透照探傷，整個焊口完成后，利用不同規(guī)格的探頭進行超聲波探傷。管道焊縫附近區(qū)域不設探傷孔，當焊縫施焊到20-25mm時進行一次超聲波探傷;整個焊口完成后再進行完整的超聲波探傷。

三、600MW機組焊接的質(zhì)量控制

600MW大型火電機組對焊接的質(zhì)量和技術(shù)要求非常高，一旦在實際生產(chǎn)中發(fā)生虛焊、弱焊和部件形變現(xiàn)象，會對機組的運營和安全生產(chǎn)帶來巨大影響，因此我們在焊接過程中要做好600MW機組焊接的過程質(zhì)量控制。

1、關(guān)于焊接工作人員的焊接過程質(zhì)量控制

傳統(tǒng)的中小型火電機組焊接工作一般都是由火力發(fā)電企業(yè)自己培養(yǎng)的焊接人才負責，但600MW大型發(fā)電機組由于其焊接工程量大、焊接技術(shù)應用復雜等原因普遍采取的是業(yè)務外包的模式，因此在焊接過程中我們要充分做好外包人員的質(zhì)量控制。做好焊接過程中的人員質(zhì)量控制不僅要求我們在焊接工作開始前對焊接人員的技術(shù)水平及焊接資質(zhì)進行考量，還應該就安全生產(chǎn)以及焊接技術(shù)要求等對其進行系統(tǒng)培訓，通過抓好焊接工作人員的技術(shù)水平和提高他們的質(zhì)量意識來確保他們在焊接工作中能夠以過硬的技術(shù)和較強的責任心完成600MW機組的焊接工作。

2、關(guān)于焊接工具和材料的焊接過程質(zhì)量控制

完好、穩(wěn)定的焊接工具和優(yōu)質(zhì)、充足的焊接材料是保證焊接工作進行和提高焊接工作質(zhì)量的重要前提，我們在購置設備和焊接材料時時要盡量選擇資質(zhì)優(yōu)良的大廠家進行購買，并且要保證焊接工作中設備易損部件和焊接材料準備充足，這就需要我們在開展焊接工作前充分做好工程計劃，將焊接工作涉及的設備及材料提前準備齊全并合理儲存，保證焊接過程中不會因為設備和材料問題影響工程質(zhì)量甚至導致工程延期

3、焊接工藝的質(zhì)量控制

焊接工藝的質(zhì)量控制是600MW大型火電機組焊接過程控制的重要組成部分，我們在焊接工程前就應該針對工程的特點進行焊接工程施工設計。在焊接工程進行中要根據(jù)具體的工作進展對工程設計進行有機調(diào)整，并建立質(zhì)量工藝監(jiān)督機制，保證焊接工作能夠在行業(yè)規(guī)定的條件下按照工藝順序正確施工。當焊接結(jié)束后還需要對焊縫進行表面的和焊縫結(jié)構(gòu)的仔細檢查，在焊縫質(zhì)量檢查時可以采取機械檢查法、觀察法以及射線法和超聲波法等探傷檢測方法，保證焊接工程的施工質(zhì)量。