基于分段退步焊接技術(shù)的發(fā)電廠吸收塔焊接工程施工

孫玉東

(中鐵十八局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，天津 300308)

發(fā)電廠吸收塔的壁板為T型焊縫100%RT或者UT檢測(cè)，而底圈壁板和底板則為典型的內(nèi)角焊縫，需要采用MT或者UT檢測(cè)。和常用的焊接技術(shù)相比，分段退步焊接技術(shù)雖然可保證發(fā)電廠吸收塔對(duì)焊接質(zhì)量的要求，但對(duì)焊接技術(shù)人員的技術(shù)要求比較高，多采用手工電弧焊進(jìn)行焊接，以保證焊接質(zhì)量。因此，開展基于分段退步焊接技術(shù)的發(fā)電廠吸收塔焊接工程施工顯得尤為必要。

1 工程概述

1.1 工程簡(jiǎn)介

陜西華電榆橫煤電有限責(zé)任公司榆橫發(fā)電廠1、2號(hào)機(jī)組超低排放改造工程1號(hào)機(jī)組新建B吸收塔，是新設(shè)計(jì)的吸收塔，因其單重大、直徑大、凈高值大，采用分層地面組合液壓頂升倒裝法進(jìn)行組裝。新增吸收塔直徑為φ18 m，標(biāo)高為EL+39.21 m，單體重量約為421 t。脫硫吸收塔主體材質(zhì)為國(guó)產(chǎn)Q235B鋼板。底板由δ=25環(huán)形底板和δ=8中幅底板組成，接頭形式為對(duì)接接頭，接頭下有預(yù)埋槽鋼襯底。壁板由δ=10 mm、δ=12 mm、δ=14 mm、δ=16 mm、δ=18 mm鋼板組成。接頭為對(duì)接，不同板厚對(duì)接以內(nèi)壁平齊為標(biāo)準(zhǔn)。頂板由δ=10 mm中心圓板組成，接頭為對(duì)接。塔底環(huán)板每條對(duì)接焊縫100%進(jìn)行超聲波檢測(cè),T型焊縫在沿三個(gè)方向各200 mm范圍內(nèi)進(jìn)行MT或PT檢測(cè);底圈壁板沿每條縱向焊縫任取2段300 mm進(jìn)行RT檢測(cè),保證其中一個(gè)應(yīng)接近底板,其他各圈壁板縱焊縫對(duì)于每一焊工的每種板厚，在最初焊接的3 m焊縫的任一部位取300 mm進(jìn)行RT檢測(cè)。

1.2 焊接設(shè)備選擇

現(xiàn)場(chǎng)使用的焊接設(shè)備，在搬運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)前后都應(yīng)進(jìn)行檢查和機(jī)械性能試運(yùn)轉(zhuǎn)，還應(yīng)檢查易損件和備件的情況，焊機(jī)應(yīng)根據(jù)說明定期檢查。為長(zhǎng)期保持焊機(jī)的良好狀態(tài)，應(yīng)設(shè)專人管理。每天工作完成后，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員應(yīng)檢查焊機(jī)房的接線，做好每臺(tái)焊機(jī)的防護(hù)工作。焊接施工用主要機(jī)具(見表1)。

表1 焊接施工用主要機(jī)具一覽表

2 分段退步焊接技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 罐底焊接

罐底中幅板全部為對(duì)接焊縫。焊接方法全部采用二保焊，罐底按排板圖鋪設(shè)完成后，先組對(duì)點(diǎn)焊中幅板焊縫。中幅板先焊短縫再焊通長(zhǎng)縫。焊前應(yīng)在底板上部加重物或者在焊口上使用臨時(shí)卡具減少焊接變形[1]。短縫手工焊，采取分段退步焊；長(zhǎng)焊縫采用多名焊工等分同步退步焊，沿中心向兩側(cè)施焊，每步焊300 mm。中幅板應(yīng)在距邊緣300 mm處停止焊接。分段退步焊接施工示意圖(見圖1)。

圖1 分段退步焊接施工圖

當(dāng)較多的長(zhǎng)焊縫平行排列時(shí)，應(yīng)隔一道焊一道。 焊接邊緣板時(shí)，先進(jìn)行打底及壁板位置100 mm范圍內(nèi)的焊接。

邊緣板焊縫組對(duì)流程為，打磨—點(diǎn)固邊緣板(等塔體安裝幾帶板后焊接)—中幅板所有短縫組對(duì)焊接—長(zhǎng)焊縫組對(duì)焊接—組對(duì)點(diǎn)焊通長(zhǎng)縫—通長(zhǎng)縫大型槽鋼防變形加固—通長(zhǎng)縫焊接—安裝邊緣板上的支撐壁板—焊接邊緣板剩余的對(duì)接焊縫—組對(duì)邊緣板與中幅板收縮縫—焊接邊緣板與中幅板間的收縮縫[2]。

底板與壁板焊接時(shí)，應(yīng)鏟除中幅板與邊緣板的點(diǎn)焊點(diǎn)，讓其自由伸縮。待底板與壁板焊接完后，用千斤頂將焊接變形翹起部分壓實(shí)后焊接，待焊縫冷卻后拆除固定夾具。邊緣板角變形校正技術(shù)示意圖(見圖2)。

圖2 邊緣板角變形校正技術(shù)示意圖

罐底中幅板和邊緣板所有焊縫每焊完一條均應(yīng)用手錘捶擊，以釋放焊接應(yīng)力，錘擊時(shí)注意不要對(duì)母材造成傷害，大角縫焊接順序如圖3所示。圖3中，①—⑨層為焊接層次順序。焊接時(shí)由8名以上焊工同時(shí)同步對(duì)稱按順時(shí)針方向施焊。

圖3 壁板與底板角縫焊接順序

2.2 罐壁焊接

對(duì)壁板的焊接(見圖4)全部采用二保焊，壁板焊接順序?yàn)椋合葘?duì)相鄰兩圈壁板的立縫進(jìn)行焊接，再焊接橫縫。壁板縱縫焊接：焊前應(yīng)將坡口內(nèi)部及兩側(cè)50 mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等雜質(zhì)清除干凈?？v縫的坡口形式為雙面45°V型坡口，2 mm鈍邊，坡口間隙6 mm?？v縫焊接順序?yàn)椋合仍诠薇谕鈧?cè)打底，填平—內(nèi)側(cè)氣刨清根、打磨—內(nèi)側(cè)填平、蓋面—外側(cè)蓋面。焊接收弧時(shí)宜使用熄弧板，熄弧板的材質(zhì)厚度及坡口形式均應(yīng)與母材相同[3]。焊前在內(nèi)側(cè)打上三塊弧形板，在外側(cè)距焊縫200 mm處點(diǎn)焊兩塊通長(zhǎng)板δ=12 mm，并斷續(xù)焊，以控制縱縫焊接變形。

圖4 壁板縱縫焊接防變形技術(shù)示意圖

焊前應(yīng)將坡口內(nèi)部及兩側(cè)50 mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等雜質(zhì)清除干凈。環(huán)縫的坡口形式為雙面45°V型坡口，2 mm鈍邊，坡口間隙2 mm[4]。焊接時(shí)，由8名以上焊工沿圓周均勻分布，沿順時(shí)針方向同時(shí)同步進(jìn)行施焊(見圖5)。

焊接順序?yàn)椋合仍诠薇谕鈧?cè)打底、填平—內(nèi)側(cè)氣刨清根、打磨—內(nèi)側(cè)填平、蓋面—外側(cè)蓋面。焊接環(huán)縫開始前，先點(diǎn)焊固定。點(diǎn)焊時(shí)，沿圓周分四處同時(shí)沿同一方向同時(shí)進(jìn)行。點(diǎn)焊長(zhǎng)度100 mm，間隔300 mm。外側(cè)焊接時(shí)應(yīng)在內(nèi)側(cè)用臨時(shí)背杠固定，以防焊接變形，臨時(shí)背杠隔約500 mm設(shè)一道。加強(qiáng)圈是在地面分段預(yù)制，最后組裝[5]。加強(qiáng)圈焊接首先施焊單塊間的對(duì)接縫(包括加強(qiáng)環(huán)板)，然后焊加強(qiáng)圈與壁板間角縫，最后焊腹板與環(huán)板加強(qiáng)圈之間的焊縫。

圖5 罐壁環(huán)縫焊接示意圖

2.3 罐頂?shù)暮附?/h3>

焊接時(shí)先焊接錐體和頂圓板(此部分在地面制作)，最后焊接錐體與吸收塔壁板角焊縫。頂加強(qiáng)梁和頂板的角縫間斷焊接，侍凹陷處找平后開始焊。管嘴等附件的焊接在確定管嘴方位、角度、開口位置正確后方允許焊接。開孔補(bǔ)強(qiáng)板的曲率需與罐體曲率保持一致。開孔接管法蘭的密封面需整平，無劃痕和焊瘤，法蘭密封面與接管的軸線垂直，傾斜角度應(yīng)小于法蘭外徑的1%，且偏差小于3 mm，法蘭的螺栓孔應(yīng)從跨中安裝[6]。為保證接管開口后焊接變形，必須在接管墊板焊接完后，方允許開孔。罐壁上被補(bǔ)強(qiáng)圈和墊板覆蓋的焊縫均應(yīng)打磨至與母材平齊。

2.4 焊縫修補(bǔ)

按設(shè)計(jì)圖紙要求，吸收塔內(nèi)部對(duì)接焊縫應(yīng)打磨至與母材平齊，表面無任何缺陷。內(nèi)部棱角焊縫需打磨圓滑過渡，圓角半徑R≥5 mm，所有內(nèi)部焊縫焊接后均應(yīng)按圖紙要求打磨。焊縫表面缺陷用砂輪清除并補(bǔ)焊，焊完后應(yīng)用砂輪打磨平整。焊縫內(nèi)部缺陷應(yīng)用碳弧氣刨或砂輪清除，最后進(jìn)行焊接，修補(bǔ)長(zhǎng)度應(yīng)不小于50 mm[7]。返修后的焊縫按原規(guī)定等級(jí)探傷，需達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)同一部位的返修不應(yīng)超過三次，若超過時(shí)須請(qǐng)示技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。焊縫修補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)圖(見圖6)。

圖6 焊縫修補(bǔ)現(xiàn)場(chǎng)圖

3 施工效果分析

先將罐體的夾渣、藥皮、和飛濺物等清理干凈，再對(duì)罐體焊縫的外觀進(jìn)行檢查。焊縫表面及熱影響區(qū)不得有氣孔、夾渣或任何裂紋、弧坑等缺陷。對(duì)接焊縫咬邊連續(xù)長(zhǎng)度應(yīng)小于100 mm，咬邊深度應(yīng)小于0.5 mm，焊縫兩側(cè)咬邊的總長(zhǎng)應(yīng)小于該焊縫長(zhǎng)度的10%。罐壁焊縫確保不低于母材表面的凹陷[8]。底圈壁板的縱縫如有咬邊，應(yīng)打磨圓滑。本工程分段退步焊接焊縫角變形、局部凹凸變形、對(duì)接焊縫的余高(見表2—4)。

表2 罐壁焊縫的角變形 mm

表3 罐壁的局部凹凸變形 mm

表4 對(duì)接焊縫的余高 mm

4 結(jié) 語

本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了基于分段退步焊接技術(shù)的發(fā)電廠吸收塔焊接工程施工技術(shù)，分析結(jié)果表明，發(fā)電廠吸收塔的特性決定了其對(duì)焊接工程施工質(zhì)量有較高的要求，傳統(tǒng)焊接施工技術(shù)難以達(dá)到工程對(duì)焊接質(zhì)量的要求。而分段退步焊接技術(shù)具有很強(qiáng)的技術(shù)性和綜合性，既能有效保證施工質(zhì)量和施工效率，而且可滿足發(fā)電廠吸收塔高度大、單重大、直徑大、安全系數(shù)高的要求，值得大范圍推廣應(yīng)用。