凝汽器鈦管板密封焊接質(zhì)控分析

李偉剛 王博 馬尚國(guó) 李嚴(yán)

中核工程咨詢(xún)有限公司 北京 100000

1 概述

凝汽器是發(fā)電廠中最大的單體換熱設(shè)備，其中冷卻管是凝汽器結(jié)構(gòu)重要組成部分，確保凝汽器冷卻管的安裝質(zhì)量，提高使用真空度，從而提高凝汽器的冷卻效率，對(duì)于減少機(jī)組節(jié)能降耗，提高電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要作用[1]。

凝汽器換熱原理是常溫下的循環(huán)冷卻水通過(guò)冷卻管內(nèi)的一側(cè)流向另一側(cè)，冷卻由汽輪機(jī)低壓缸排下來(lái)的乏汽，并通過(guò)凝結(jié)水泵輸使其凝結(jié)成水輸送出去。凝汽器體積大、噸位重，制造廠通常都是散件到貨，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組合拼裝，其中凝汽器冷卻管的安裝往往是設(shè)備安裝過(guò)程的重要節(jié)點(diǎn)，它的順利與否制約著后續(xù)大量的施工作業(yè)。以某1000MW機(jī)組核電站為例，凝汽器鈦管安裝材料有：鈦管ASTMB338Cr．2，共安裝31944根，直徑：Φ25×0．5，長(zhǎng)度：L=12981，在主凝結(jié)部位共有48484根，直徑：Φ25×0．7，長(zhǎng)度：L=12981，在空冷部位、頂部及外圍區(qū)域、前后端管板是復(fù)合板，總厚度為40mm，其中外表面僅為5mm厚的鈦板層，內(nèi)表面為35mm厚的碳鋼板層。管板焊口總數(shù)有73584個(gè)。

2 施工工藝分析

為保證密封性能，凝汽器鈦管與管板采用脹-焊的工藝。從密封角度來(lái)講，采用脹-焊工藝具有較高的質(zhì)量保證，更好的確保焊后密封性能；從焊接工藝角度來(lái)講，首先由于鈦管的管壁較薄，只有0．5-0．7mm厚，如果待焊部位不脹或欠脹，管道與管板之間就會(huì)出現(xiàn)間隙，焊接時(shí)就有可能出現(xiàn)燒穿或未熔合等缺陷；其次鈦管焊接過(guò)程需要采用背面氬氣保護(hù)，由于凝汽器受結(jié)構(gòu)限制，無(wú)法從管板里面進(jìn)行充氬保護(hù)，而采用先脹后焊，脹管后就能消除管道與管板孔之間的間隙，如此避免焊縫后面的氧化；并能保證焊機(jī)定芯棒插入管道后防止管道的移動(dòng)[2]。

3 文件控制

（1）凝汽器鈦管板焊接相對(duì)應(yīng)的焊接工藝評(píng)定已完成，焊接工藝卡已編、審、批。

（2）檢查相關(guān)圖紙的狀態(tài)，特別是施工細(xì)化圖是否與設(shè)計(jì)文件和有關(guān)技術(shù)文件相一致，并進(jìn)行編、審、批。

（3）對(duì)圖紙會(huì)審、工程變更、澄清單等變更文件建立變更臺(tái)賬，并將變更內(nèi)容標(biāo)注在相關(guān)的圖紙上。

（4）熟悉圖紙（包括變更）的設(shè)計(jì)內(nèi)容，掌握鈦管焊接施工驗(yàn)收規(guī)范相關(guān)要求。

（5）在對(duì)施工圖紙、方案審查完成后，根據(jù)工程特點(diǎn)、施工合同、工程設(shè)計(jì)文件及經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)對(duì)工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，制定監(jiān)理巡檢、旁站、驗(yàn)收計(jì)劃。

（6）對(duì)圖紙中需焊接部位的技術(shù)條、接頭形式、設(shè)計(jì)說(shuō)明進(jìn)行充分解讀，對(duì)焊接涉及的重點(diǎn)和難點(diǎn)提前做好預(yù)控。

（7）施工區(qū)域應(yīng)有良好的防風(fēng)措施，限制空氣對(duì)流，必要時(shí)應(yīng)搭置密室，密室頂部裝有排氣扇。

4 鈦管焊接過(guò)程控制

4.1 鈦管板焊接要點(diǎn)

（1）焊前準(zhǔn)備：坡口區(qū)域、焊絲應(yīng)進(jìn)行焊前清理，清除表面各種雜質(zhì)、污染及氧化層，清洗時(shí)用濃度不小于95%的工業(yè)酒精或丙醇仔細(xì)清洗端板表面及孔內(nèi)壁的油污、水分及雜質(zhì)；洗凈后的待焊表面必須保持清潔，待焊部位要進(jìn)行防護(hù)以防止二次污染。

（2）選擇具有相應(yīng)資質(zhì)且經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工進(jìn)行焊接操作，焊接前應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)交底，熟悉焊接工藝和檢驗(yàn)要求。

（3）鈦管焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照選用的焊接工藝卡參數(shù)施焊；正式焊接產(chǎn)品前，應(yīng)在操作試板上進(jìn)行試焊，檢驗(yàn)焊機(jī)工作情況、保護(hù)氣體、焊接工藝參數(shù)是否正常，確認(rèn)合格后方可進(jìn)行正式焊接。

（4）為避免焊接引起管板變形和有效控制焊接質(zhì)量，將管板分區(qū)16個(gè)區(qū)進(jìn)行焊接，以管板寬度為中心線(xiàn)分界，左右兩側(cè)各分8個(gè)焊接區(qū)。

（5）鈦管的焊接方向，按分區(qū)順序號(hào)從底部向上焊，即先焊1區(qū)和1’區(qū)，最后焊8區(qū)和8’區(qū)，每個(gè)分區(qū)可采用Z形跳焊法，依次往復(fù)循環(huán)。

（6）根據(jù)施工具體情況，也可以采取自上而下焊，即先焊8區(qū)和8’區(qū)，最后焊1區(qū)和1’區(qū)，自上而下焊時(shí)注意保持下側(cè)未焊接區(qū)域清潔度；每個(gè)焊接區(qū)的施焊方向按照Z(yǔ)型往返式進(jìn)行焊接。

（7）單個(gè)焊縫起始焊接時(shí)，從11點(diǎn)位置起弧，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)焊接一周后在12點(diǎn)位置開(kāi)始衰減，在3點(diǎn)位置收弧，焊嘴自動(dòng)返回11點(diǎn)起弧位置，準(zhǔn)備下道焊口的焊接。

（8）鈦管兩側(cè)區(qū)域同步焊接時(shí)，不得同時(shí)對(duì)同一根管道進(jìn)行焊接。

（9）焊接過(guò)程中另一側(cè)相應(yīng)位置禁止進(jìn)行割、脹、銑管和清洗工作；

（10）焊接過(guò)程中發(fā)生異常中斷時(shí)，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行清理，重新確認(rèn)焊接參數(shù)后再繼續(xù)焊接；

（11）在焊接過(guò)程中應(yīng)確保氬氣瓶剩余壓力不小于0．5MPa，否則應(yīng)停止焊接。

4.2 焊縫質(zhì)量控制

（1）焊縫檢驗(yàn)的方法及范圍如下：

外觀檢查：焊工、質(zhì)檢員100%檢查；

著色檢查：NDE人員按照NB/T47013．5承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)第5部分執(zhí)行。

（2）焊縫合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合DL/T1097-2008《火電廠凝汽器管板焊接技術(shù)規(guī)程》的要求。

①焊縫表面顏色一般應(yīng)符合規(guī)定。

焊縫：

允許：銀白、淡黃不允許：深黃、金紫、藍(lán)色

熱影響區(qū)：

允許：銀白、淡黃不允許：深黃、金紫、藍(lán)色

②焊縫表面應(yīng)均勻、美觀、呈魚(yú)鱗狀，焊縫余高不大于0．5mm，焊縫寬度為2．5-4mm。

③焊縫必須用放大鏡（≥5倍）檢查表面，不允許有裂紋、氣孔、未熔合、焊偏、管翻邊等缺陷。

④液體滲透檢驗(yàn)（PT）不允許有任何缺陷顯示。

⑤灌水高度要求高于頂層鈦管束以上100mm，達(dá)到水位保持24小時(shí)后檢查，所有殼體焊縫及鈦管焊縫應(yīng)無(wú)泄漏[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

凝汽器鈦管板密封焊難點(diǎn)在于焊前表面清理，過(guò)程防異物控制，實(shí)際施工過(guò)程中常見(jiàn)因人員走動(dòng)，導(dǎo)致待焊表面污染，最終焊縫形成不合格缺陷或焊縫顏色，因此在焊接過(guò)程中特別注意防異物控制。