鈦鋼復(fù)合板煙囪內(nèi)筒焊接質(zhì)量管控

孔維剛

（神華河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司，河北定州 073000）

0 引言

國華定州發(fā)電公司一期鋼筋混凝土煙囪建于2004年，其結(jié)構(gòu)形式為單筒式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。煙囪主體結(jié)構(gòu)高240 m，出口內(nèi)直徑9 m，筒身壁厚為（600～200）mm，共分21節(jié)；筒壁混凝土材料強度按照高度分為2種：（0～60）m混凝土設(shè)計強度為C40，（60～210）m為C30。煙囪內(nèi)襯采用輕質(zhì)耐火磚和耐酸膠泥砌筑，隔熱層采用水泥聚苯板制品。煙囪最初設(shè)計未按照脫硫煙囪進行設(shè)計，采用濕法脫硫，配有GGH（Gas Gas Heater，煙氣換熱器），煙氣溫度高，脫硫改造至今，未出現(xiàn)酸液滲漏現(xiàn)象。由于脫硫改造拆除了GGH，因此進入煙囪的煙氣溫度由原設(shè)計的80℃降低至50℃，由于煙氣溫度的降低，導(dǎo)致煙氣濕度增大，在排煙過程中，因擴容和散熱作用在煙囪內(nèi)壁上會生成大量的凝結(jié)酸水，煙囪會始終處于酸水的環(huán)境中。煙囪在這種具有腐蝕性的煙氣、酸水環(huán)境下長期運行，大大加劇了內(nèi)襯及承重筒腐蝕的程度。因此，選擇對煙囪進行鈦鋼復(fù)合板內(nèi)筒改造。

將煙囪內(nèi)襯拆除后，煙囪外筒出口內(nèi)徑為9.66 m?？紤]檢修空間及設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，排煙筒只能采用鋼內(nèi)筒。鋼內(nèi)筒采用自立式。經(jīng)計算，全高設(shè)6道支撐點，最高處在180 m。在滿足支撐構(gòu)造要求和煙氣流速的前提下，排煙筒直徑9 m。滿足原有設(shè)計出口直徑要求。為避免煙氣腐蝕混凝土筒首，排煙筒應(yīng)高出混凝土外筒，建議高度為243 m。鈦鋼復(fù)合板是普通鋼板內(nèi)貼（1～2）mm的鈦板，形成整體的復(fù)合鋼板。鈦是一種具有重量輕、強度高、抗腐蝕能力較強的金屬。鈦在常溫下會與氧氣化合生成一層致密的氧化膜，這層氧化膜呈現(xiàn)惰性，防止了與硝酸、硫酸或鹽酸反應(yīng)，保護了鈦基體不被酸性介質(zhì)腐蝕。正是由于鈦的表面鈍化膜的強抗腐蝕性，滿足了煙囪在腐蝕介質(zhì)中的工作環(huán)境，因此被新建或改造煙囪廣泛采用。

鈦鋼復(fù)合板是以低碳鋼Q235B為主要基材，用（1～2）mm厚度的鈦板為內(nèi)壁復(fù)層的金屬復(fù)合板，兩層金屬是采用爆炸-軋制法合成，Q235B基材作為煙筒受力支撐結(jié)構(gòu)，鈦板作為內(nèi)襯防腐蝕層。鈦鋼復(fù)合板是一種成熟的組合材料，國家有專門的制造標準。目前，鈦鋼復(fù)合板是煙囪內(nèi)筒的主要用材。

1 成品保護注意事項

（1）鈦鋼復(fù)合板進場后，要嚴格進行半成品的保護，用鋼板卡裝卸車以及卷板時在貼近鈦面的一側(cè)墊設(shè)2 mm厚紫銅板加以保護，鈦鋼復(fù)合板堆放時必須用木方將其墊高，并用彩條布加以覆蓋。

（2）在卷制鈦鋼板時，考慮到鈦合金結(jié)構(gòu)較軟，視現(xiàn)場具體情況在卷板機上輥包裹一層土工布防止破壞鈦面層，并且在卷板時必須將鈦鋼復(fù)合板鈦層上的泥土、沙粒清掃干凈。

（3）鈦鋼復(fù)合板吊運夾具卡口處應(yīng)墊不銹鋼薄板。

（4）卷板機滾軸與鈦金屬表面應(yīng)采取隔離措施。

（5）鉚工對口應(yīng)采用銅錘。

（6）筒體內(nèi)臨時支撐應(yīng)用不銹鋼薄板襯墊避免與鈦板直接接觸。

（7）接板、單層筒的封閉、單層筒的組合、加強環(huán)、吊點等焊接均宜采用氣體保護焊并應(yīng)采取防風(fēng)措施。

2 焊接前準備

2.1 焊接方法

由于Q235B鋼基板選用熔化極二氧化碳保護焊焊接方法，鈦板之間的焊接采用非熔化極鎢極氣體保護焊。

2.2 焊接前要求

焊前應(yīng)清除Q235鋼板焊接區(qū)（10～15）mm的油、銹、漆、氧化皮等污物，保證焊道干凈；鈦板用丙酮擦去焊口兩側(cè)50 mm內(nèi)的油污，直至露出干凈的金屬為止，填充焊絲也需要使用丙酬擦洗干凈，清理時不宜帶橡皮手套。提取焊件時，一定要帶干凈的稠質(zhì)手套，嚴禁用棉紗手套，避免棉紗殘留在被焊區(qū)。鈦焊件在焊前或焊后嚴禁用鐵器直接敲打或接觸焊件造成鐵污染，避免在焊縫中殘留鐵質(zhì)，以使焊縫滲鐵氧化腐蝕變脆。

焊件清理完成以后應(yīng)盡快進行焊接或包裝好，以免其受到二次污染。鋼內(nèi)筒對口時應(yīng)注意錯邊量，焊縫錯邊＜0.1 t且≤2 mm，橢圓度≤20 mm。相鄰兩節(jié)的縱向焊縫錯開距離≥300 mm，開孔縱向及橫向焊縫錯邊距離≥100 mm。嚴禁強力對口，更不允許用熱膨脹法對口或?qū)附咏宇^進行加熱校正。

3 焊接過程質(zhì)量管控要點

焊接環(huán)境應(yīng)保證清潔，無灰塵和煙霧，做好防止受雨、雪、大風(fēng)影響的措施；相對濕度≤80%，環(huán)境溫度≥5℃，風(fēng)力＜2 m/s。當焊接基板環(huán)縫時，可把環(huán)縫分成6小段，6個焊工對稱分布同時焊接，應(yīng)保持相同的焊接速率，避免因焊接不同步造成焊接變形。焊機應(yīng)就近布置，焊機與焊工距離不應(yīng)超過20 m，避免因?qū)Ь€過長而引起電壓不穩(wěn)。

采用小線能量快速焊接方法，要正確控制焊接角度，控制基板（厚板）與鈦板（薄板）之間的熔池熔化度。焊接時應(yīng)在基板上起弧，焊接角度基本垂直于基板焊件，使熔池及熱影區(qū)得到良好的氬氣保護，薄鈦板一旦熔化就應(yīng)立即填加焊絲來冷卻熔池，以達到減少焊接線能量的輸入效果。

控制熔池大小，控制焊道寬度。焊接前鎢極應(yīng)磨尖，控制焊接電弧長度盡量短，以使其電弧集中，控制焊接熔池在最小狀態(tài)，做到快速熔化，快速熔合，在保證熔合狀況良好的前提下，把熔池溫度控制在最低點。適當加大保護氬氣的流量，使焊縫金屬得到充分保護。增加衰減時間，減少熱輸入量。鈦板焊接時，應(yīng)盡量避免返修，重熔會影響焊接接頭質(zhì)量。應(yīng)該嚴格控制焊接熱輸入，盡量減少焊縫及近縫區(qū)高溫的停留時間，減少焊縫返修次數(shù)，允許對焊縫局部返修兩次。

在焊接時應(yīng)特別注意焊槍噴嘴孔與坡口接縫的對中，避免造成焊縫根部局部未熔合缺陷的出現(xiàn)。如存在未熔合缺陷時，必須挖除重焊。

4 焊后驗收

4.1 外觀

焊縫成型應(yīng)圓滑向母材過渡，焊縫表面不允許有裂紋、未焊透、未融合等嚴重缺陷。氣孔、夾渣性缺陷應(yīng)滿足標準要求。焊縫余高控制在（0～3）mm，不允許低于母材表面；焊縫凹面值≤0.5 mm，咬邊深度≤0.5 mm且連續(xù)長度≤100 mm。

鈦板層焊縫不允許有裂紋、表面氣孔、焊瘤、燒穿、弧坑、夾渣、未熔合和未焊透等缺陷；表面不允許存在深度≥0.5 mm的機械劃傷或電弧擦傷。焊縫外觀合格的顏色應(yīng)呈現(xiàn)銀白色或致密狀的金黃色。銀白色表示保護效果最好，允許出現(xiàn)不超過單條焊縫總長度20%的淺藍色或淺紫色，焊縫出現(xiàn)深藍色或灰色粉末狀是不允許的，必須進行返修處理。

4.2 無損檢測

鈦鋼復(fù)合板基層鋼板焊縫應(yīng)進行≥20%的超聲波檢測，縱縫合格等級為Ⅱ級合格，橫縫合格等級為Ⅰ級合格。鈦板焊縫應(yīng)進行100%的滲透檢測，合格等級為Ⅰ級合格。

5 結(jié)論

現(xiàn)已經(jīng)過500多天的機組運行考驗，鈦鋼復(fù)合板內(nèi)筒煙囪運行良好，焊縫無缺陷發(fā)生，未出現(xiàn)過滲漏現(xiàn)象。

［1］GB/T 13149—2009，鈦及鈦合金復(fù)合鋼板焊接技術(shù)要求［S］.北京：中國標準出版社，2009.

［2］DL/T 869—2012，火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程［S］.北京：中國電力出版社，2012.