淺談超臨界鍋爐高溫受熱面升級(jí)改造施工工法

神華國(guó)華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司 鄭忠飛

我國(guó)超（超）臨界機(jī)組的建設(shè)和運(yùn)行日趨增多，電廠鋼材材料的選用，直接關(guān)系到機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。從設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況看，我公司高溫過(guò)熱器和高溫再熱器受熱面未超過(guò)材料使用溫度。但是現(xiàn)有的管材存在嚴(yán)重的高溫氧化皮的問(wèn)題，但內(nèi)壁經(jīng)噴丸處理且晶粒度達(dá)到8級(jí)以上的SA-213TP347HFG 管材，比現(xiàn)有SA-213TP347管材有更好的抗蒸汽氧化性能。綜合各方面考慮，我公司僅升級(jí)更換距頂棚800mm 以下部分管排。在更換過(guò)程中，需要先將爐膛內(nèi)高再高過(guò)管排全部割除并倒運(yùn)出來(lái)，然后將新管排倒運(yùn)進(jìn)去懸掛到位。

我公司積極調(diào)研2012年大唐林州電廠2×350 MW 超臨界機(jī)組檢修改造方案，同時(shí)了解到開(kāi)封電廠在2×600MW 超臨界機(jī)組施工中進(jìn)行了完善、改進(jìn)，使其更為合理、靈活，提高了通用性，形成了一套完整的受熱面升級(jí)改造施工工法。其外觀工藝好，焊接一次焊合格率高，施工效率高，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也保證了受熱面升級(jí)改造施工的安全和質(zhì)量。

1 工法特點(diǎn)及工藝原理

工法特點(diǎn)：對(duì)舊管屏出入口段管屏分別割除，并采用電動(dòng)葫蘆和手拉葫蘆配合進(jìn)行倒運(yùn)。采用100T 履帶吊車(chē)、兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆接鉤將新管排快速安全吊進(jìn)爐膛。對(duì)組合工藝進(jìn)行優(yōu)化，保證鉗工組對(duì)的方便，焊工高效完成焊口。管排安裝方便焊接檢驗(yàn)，減少了工序之間的時(shí)間沖突，縮短了施工工期；適用范圍：火力發(fā)電機(jī)組受熱面升級(jí)改造對(duì)高溫過(guò)熱器、再熱器等管排整體更換施工。

高溫過(guò)熱器、高溫再熱器更換數(shù)量多，新管排和舊管排的倒運(yùn)較為困難，周期比較長(zhǎng)。在施工現(xiàn)場(chǎng)先對(duì)新管排進(jìn)行磨口，對(duì)爐膛內(nèi)的高過(guò)、高再管排割除倒運(yùn)。高溫過(guò)熱器及高溫再熱器更換涉及吊裝、鉗工、焊接、熱處理、無(wú)損探傷等幾個(gè)專(zhuān)業(yè)，必須有科學(xué)合理的施工方法，否則會(huì)造成窩工現(xiàn)象，降低安裝效率和安裝質(zhì)量。

神華國(guó)華孟津電廠2×600MW 超臨界火電機(jī)組的高溫過(guò)、再熱器管排更，受熱面管排焊口密集，管排吊裝、對(duì)口、焊接、無(wú)損檢測(cè)施工難度大。管排進(jìn)入爐膛組對(duì)時(shí)有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：老管排如何拆除。舊管排出入口段管屏分別切除，采用電動(dòng)葫蘆和手拉葫蘆配合進(jìn)行倒運(yùn)吊下；新管排如何吊裝。新管排通過(guò)100T 履帶吊車(chē)吊到鍋爐通道側(cè)后用電動(dòng)葫蘆接續(xù)進(jìn)去；組對(duì)時(shí)各管排間施工順序的確定：從左至右，按1-7→8-14→….→78-84順序分塊組對(duì)。

以上三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)處理不好，會(huì)增加各工種工作量和焊接難度、降低焊接質(zhì)量，增加工序間的時(shí)間沖突，拖延施工工期。本工法對(duì)這三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了合理的統(tǒng)籌，避免了上述矛盾。下面我們將一一闡述分析各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

老管排如何拆除：管排分出入口段管屏分別切除吊下。本工法要求按圖1示意圖分三刀切割，出入口段管屏分別切除吊下，降低了管排倒運(yùn)次數(shù)，提高了工作效率，同時(shí)降低了施工的危險(xiǎn)系數(shù)。施工人員只需使用電動(dòng)葫蘆和手拉葫蘆配合將切割下的管屏吊下，既減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可以大大提高施工效率。

圖1 舊管排切割順序示意圖

新管排如何吊裝：本工法要求按行組對(duì)施工，由于管排吊裝高度較高，在鍋爐60米處，如果采用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝會(huì)速度大打折扣，本工法采用100T 履帶吊車(chē)站在鍋爐0米進(jìn)行連續(xù)吊裝，吊車(chē)的起吊速度和吊運(yùn)空間更加靈活，這樣新管排吊裝速度就大大提高，管排吊到水冷壁入口時(shí)用爐膛內(nèi)和爐膛外各一個(gè)電動(dòng)葫蘆進(jìn)行接鉤續(xù)吊直至吊裝到位。

組對(duì)時(shí)各管排間施工順序的確定：管排如按正常施工順序從第一排開(kāi)始，吊一排，然后進(jìn)行焊接、熱處理、無(wú)損檢測(cè)等工序，只能是組合一排，等焊接、熱處理、無(wú)損檢測(cè)等整個(gè)流程結(jié)束后才能進(jìn)行下一排，這個(gè)工序下來(lái)也要3天，對(duì)于檢修來(lái)說(shuō)這么緊湊的工期絕對(duì)不允許，這會(huì)造成大量的窩工，浪費(fèi)工期，因此采用連續(xù)吊裝，然后可以分為2組左右側(cè)同時(shí)進(jìn)行組對(duì)、焊接；之后吊裝、組對(duì)、焊接等工序就會(huì)互不影響。工序分為：分段施工，從左至右按1-7→8-14→…→78-84順序分塊組對(duì)。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

施工工藝流程：舊管排拆除倒運(yùn)→新管排吊裝就位→組合焊接及熱處理→無(wú)損檢驗(yàn)

2.1 舊管排割除倒運(yùn)

舊管排拆除時(shí)要將管排出入口段管屏分別切割切除，然后采用電動(dòng)葫蘆和手拉葫蘆配合進(jìn)行倒運(yùn)吊下。施工前需認(rèn)真審閱圖紙，了解需要拆除的管排長(zhǎng)度、重量、離吊裝平臺(tái)高度等參數(shù)，同時(shí)確定組合方案的可行性。確認(rèn)方案可行后編制方案和繪制組合方案所需要的圖紙。施工中將高再、高過(guò)管排分三刀切割，切割前需對(duì)前后屏管排分別用槽鋼進(jìn)行焊接加固，避免管屏切割及吊裝過(guò)程中管屏散架。切割時(shí)第一刀切割底部彎頭中間位置，第二刀切割一側(cè)管屏上部換管起始點(diǎn)位置（預(yù)留足夠坡口余量），切割完成后將這一側(cè)管屏整體吊裝運(yùn)至爐外，第三刀切割另一側(cè)管屏上部換管起始點(diǎn)位置（預(yù)留足夠坡口余量），切割完成后將這一側(cè)管屏整體吊裝運(yùn)至爐外。舊管屏拆除完成后進(jìn)行管口坡口、磨口等對(duì)口焊接前的準(zhǔn)備工作。

2.2 新管排吊裝就位

待舊管排全部運(yùn)出后，在吊裝口安裝兩臺(tái)電動(dòng)葫蘆，在頂棚內(nèi)安裝一臺(tái)電動(dòng)葫蘆，新管排使用100T 履帶吊由地面吊裝至吊裝口附近，由吊裝口的電動(dòng)葫蘆接鉤，倒運(yùn)進(jìn)爐膛一半時(shí)再由爐膛內(nèi)的電動(dòng)葫蘆接鉤，然后懸掛在爐膛內(nèi)最里側(cè)的頂棚固定槽鋼上。吊裝新管排時(shí)采用100T 履帶吊車(chē)，避免采用卷?yè)P(yáng)機(jī)速度慢而造成鐵工、焊工窩工現(xiàn)象，大大提高了管排的吊裝就位速度，提高了施工效率。

2.3 組合焊接及熱處理

認(rèn)真審閱圖紙，了解需要焊接的管排材質(zhì)、規(guī)格等參數(shù)，同時(shí)確定組合方案和焊接熱處理方案。

人力資源準(zhǔn)備。結(jié)合組對(duì)情況，集中施工需要的鐵工、焊工、質(zhì)檢員、安全員有針對(duì)性的開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)，確保每位參加施工的人員都訓(xùn)練有素，都能勝任自己的崗位，確保施工中不因?yàn)槿藛T因素導(dǎo)致工法實(shí)施受阻；機(jī)械資源準(zhǔn)備。根據(jù)工法需求，準(zhǔn)備逆變焊機(jī)，卡尺，熱電偶，熱處理機(jī)，對(duì)每臺(tái)機(jī)械都要進(jìn)行維修保養(yǎng)；熱電偶；熱處理機(jī)都要經(jīng)過(guò)質(zhì)量監(jiān)督部門(mén)效驗(yàn)合格；小型工器具準(zhǔn)備。根據(jù)工法需求，準(zhǔn)備焊槍、焊線、面罩、保溫筒、護(hù)目鏡（黑玻璃）、白玻璃、半圓銼、手電筒、平光眼鏡、電動(dòng)磨光機(jī)、砂紙等。

消耗性材料準(zhǔn)備。根據(jù)焊口數(shù)量和規(guī)格，購(gòu)買(mǎi)焊接材料，合金焊接材料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行光譜檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后報(bào)鍋爐專(zhuān)業(yè)和監(jiān)理審批備用；購(gòu)買(mǎi)石棉布、保溫棉、16#鐵絲以備熱處理使用；組對(duì)管排。根據(jù)工法要求，依1-7→8-14→…→78-84順序組對(duì)，在管排吊裝就位后就可以進(jìn)行組對(duì)對(duì)口焊接；焊接前準(zhǔn)備。對(duì)參加施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底，確保每位參加施工的職工對(duì)每步工序都了如指掌，每位焊工都要對(duì)焊機(jī)、氬弧焊槍、氬氣表進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)其在完好，并確認(rèn)焊材和技術(shù)交底（焊接工藝卡）要求一致。

對(duì)口檢查。對(duì)接坡口端面應(yīng)與管子中心線垂直，其偏斜度滿(mǎn)足△f ＜0.5mm；在對(duì)口前，應(yīng)將焊口表面及內(nèi)孔的油、漆、銹、露水等清理干凈，每側(cè)各10～15mm 至少露出金屬光澤，并檢查無(wú)裂紋、雜質(zhì)等缺陷；焊件對(duì)口時(shí)要求內(nèi)壁齊平，對(duì)接單面焊的焊口的局部錯(cuò)口值不應(yīng)該超過(guò)壁厚的10%，且不大于1mm；對(duì)口間隙2～5mm 為宜，按對(duì)口間隙從小到大組對(duì)；焊件組裝時(shí)應(yīng)墊置牢固，焊縫避免強(qiáng)力對(duì)口，以防止在焊接過(guò)程中發(fā)生變形和附加應(yīng)力；焊縫的局部間隙過(guò)大時(shí)，應(yīng)設(shè)法修至規(guī)定尺寸，嚴(yán)禁在間隙內(nèi)加填塞物。

焊接順序。按1-7→8-14→…→78-84順序進(jìn)行分組對(duì)口焊接，保證每一組施焊時(shí)互不影響。

焊接。點(diǎn)焊前應(yīng)認(rèn)真檢查對(duì)口質(zhì)量是否達(dá)到要求，點(diǎn)焊的材料、工藝與正式施焊相同，水平固定焊口在立焊或仰焊處點(diǎn)焊，點(diǎn)一點(diǎn)或兩點(diǎn)；垂直固定焊口，應(yīng)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊；點(diǎn)焊后檢查各個(gè)焊點(diǎn)質(zhì)量，如有缺陷應(yīng)立即電磨工具清除，重新點(diǎn)焊；點(diǎn)焊長(zhǎng)度每點(diǎn)8～10mm，厚度2～3mm。氬弧焊時(shí)填絲方法(內(nèi)填絲或外填絲法)視間隙大小自己選擇，焊接時(shí)管內(nèi)不得有穿堂風(fēng)；引弧、收弧必須在坡口內(nèi)進(jìn)行，收弧要填滿(mǎn)熔池，將電弧引向坡口熄弧；打底焊時(shí)，如產(chǎn)生缺陷，必須用電磨工具磨除后，方可繼續(xù)施焊；當(dāng)打底焊縫完成半周或多半周時(shí)，應(yīng)用手電筒檢查透度質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，打底完畢，仔細(xì)檢查打底質(zhì)量，確認(rèn)合格后，方可繼續(xù)進(jìn)行蓋面焊接；蓋面橫口和斜口采用多道焊，吊口采用單道焊，焊接時(shí)接頭要錯(cuò)開(kāi)；蓋面層應(yīng)當(dāng)天完成，若被迫中斷時(shí)，應(yīng)對(duì)焊縫及時(shí)進(jìn)行后熱處理，重新焊接時(shí)，仔細(xì)檢查無(wú)裂紋后，方可繼續(xù)施焊。

無(wú)損檢驗(yàn)。由技術(shù)員或質(zhì)檢員按《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程 第7部分：焊接》DL/T 5210.7—2010規(guī)定比例委托做無(wú)損檢驗(yàn)。采用射線檢驗(yàn)時(shí)將工作時(shí)間安排在凌晨2點(diǎn)至7點(diǎn)，并做好射源安全管理工作。

3 質(zhì)量驗(yàn)收、質(zhì)量控制與效益分析

焊工作100%自檢，合格后填寫(xiě)自檢記錄，交班（組）長(zhǎng)送施工隊(duì)復(fù)檢；專(zhuān)職焊接質(zhì)檢員根據(jù)班（組）提交的焊工自檢表，按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及施工合同要求，若圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及施工合同均無(wú)明確要求時(shí)，按（DL/T5210.7—2010）《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程》（第7部分焊接）及（DL/T869—2012）《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》規(guī)定比例和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)檢，初步評(píng)定焊接接頭表面質(zhì)量等級(jí)，將結(jié)果填入“分項(xiàng)工程焊接接頭表面質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定表”。按《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程》（第2部分鍋爐機(jī)組）DL/T 5210—2009規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收，主要指標(biāo)要求管排間距偏差為±5mm，管排平整度偏差≤20mm。

本工法焊接材料和氣體根據(jù)管接頭和過(guò)渡段材質(zhì)、數(shù)量確定，采用的機(jī)具設(shè)備型號(hào)、名稱(chēng)、數(shù)量、用途如下：DWK-E 熱處理機(jī)2臺(tái)，熱處理用；20m卷尺5臺(tái)、校對(duì)尺寸；ZX7-400電焊機(jī)15臺(tái)、焊接；K 型熱電偶20支、熱處理用；φ150磨光機(jī)20臺(tái)、打磨坡口；套筒式焊槍15把、焊接用；套筒式氬弧焊連接裝置15把、代替把鉗。

3.1 質(zhì)量控制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

執(zhí)行《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程》（鍋爐機(jī)組）DL/T 5210—2009和《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程》（ 第7部分焊接）（DL/T5210.7—2010）、《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869—2012）規(guī)定。

3.2 質(zhì)量保證措施

在施工過(guò)程中堅(jiān)持“科學(xué)管理，精心施工，建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程”原則，采取主動(dòng)控制，對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行旁站監(jiān)督、重點(diǎn)盯防的措施，認(rèn)真執(zhí)行三級(jí)檢驗(yàn)制度，即自檢、施工隊(duì)復(fù)檢、質(zhì)量部門(mén)三級(jí)驗(yàn)收、監(jiān)理（建設(shè)單位）三級(jí)檢驗(yàn)，對(duì)施工有關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)圖紙、文件，實(shí)施全方位、全過(guò)程的跟蹤檢驗(yàn)和控制，做到上道工序未經(jīng)檢驗(yàn)合格，不得轉(zhuǎn)入下道工序施工；對(duì)組合對(duì)口質(zhì)量進(jìn)行控制，因?yàn)槭桥c老管排上部分組對(duì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)降低對(duì)口質(zhì)量；嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝卡和焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)；建立并嚴(yán)格遵守焊接材料管理制度，對(duì)焊材的入庫(kù)、復(fù)檢(含光譜復(fù)驗(yàn))、保管、烘干、發(fā)放、回收、使用按規(guī)定執(zhí)行。

堅(jiān)持日常質(zhì)量監(jiān)督檢查制度，質(zhì)檢員每天將管理范圍內(nèi)的施工場(chǎng)所巡視一至兩遍，深入實(shí)際監(jiān)督技術(shù)措施的實(shí)施，記錄檢查情況，對(duì)發(fā)現(xiàn)的違反工藝紀(jì)律的行為（如焊后清渣不凈或不清渣、不自檢或不認(rèn)真自檢、不處理焊接缺陷、不按技術(shù)交底要求施焊或未經(jīng)技術(shù)交底施焊、無(wú)證施焊或超越其合格項(xiàng)目施焊等）或焊接質(zhì)量不合格的焊口（焊縫），以“焊接質(zhì)量整改通知單”的形式通知到施工班組，限期整改合格，并保存反饋和復(fù)檢結(jié)果，施工班組在接到整改通知單后，應(yīng)及時(shí)安排處理，不得以任何理由拒接、拒不安排整改，或拖延整改時(shí)間。

技術(shù)人員要每日統(tǒng)計(jì)焊口合格率，掌握施焊焊工的技術(shù)狀況，對(duì)合格率達(dá)不到規(guī)定要求或不適合從事該項(xiàng)目焊接的焊工，提醒或通知班長(zhǎng)，對(duì)無(wú)損檢驗(yàn)不合格的焊口，應(yīng)分析原因、制定對(duì)策，按照既定的返修工藝進(jìn)行返修并重新進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。

本工法將高溫受熱面更換的舊管排切除吊裝，新管排吊裝倒運(yùn)、組合、焊接方案進(jìn)行了優(yōu)化，避免了采用卷?yè)P(yáng)機(jī)施工速度慢造成的工期延誤、工人窩工等現(xiàn)象，提高了管排吊裝倒運(yùn)速度，分段組合焊提高了施工效率和焊接質(zhì)量，大大降低了返修焊口所需要的費(fèi)用，為高溫受熱面升級(jí)改造施工提供了可靠的決策依據(jù)和技術(shù)參考。新穎的施工工法技術(shù)將促進(jìn)受熱面管材升級(jí)改造安裝和焊接施工技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和實(shí)用性非常明顯。

4 應(yīng)用實(shí)例

禹州電廠2×660MW 超超臨界機(jī)組高再升級(jí)改造更換。禹州電廠二期工程高溫再熱器更換，管子材質(zhì)為T(mén)91和TP347，規(guī)格為Ф63.5×4，全氬弧焊焊接工藝，采用該工法后有效的解決了施工進(jìn)度慢，施工效率和質(zhì)量不高的問(wèn)題，使施工全過(guò)程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，低溫再熱器焊接外觀工藝優(yōu)良率為100%，焊接一次合格率為99.63%，且工期縮短了10天，明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類(lèi)焊縫的焊接效率，得到了各方的好評(píng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

開(kāi)封電廠2×600MW 高過(guò)升級(jí)改造更換。開(kāi)封電廠二期工程高溫過(guò)熱器管子材質(zhì)為T(mén)91，規(guī)格為Ф51×8，采用該工法后有效的解決了施工進(jìn)度慢，施工位置困難，工人窩工等問(wèn)題，使施工全過(guò)程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，使低溫再熱器焊接外觀工藝優(yōu)良率為100%，焊接一次合格率為99.87%，且工期縮短了12天，明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類(lèi)焊縫的焊接效率，得到了各方的好評(píng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

神華國(guó)華孟津電廠2×600MW 工程1、2號(hào)機(jī)組高溫受熱面更換施工。神華國(guó)華孟津電廠2×600MW 機(jī)組1、2機(jī)組高溫再熱器管排行間距以及列間距也都相對(duì)比較小，給吊裝、組合、焊接帶來(lái)的相當(dāng)大的困難，管子材質(zhì)為T(mén)91和TP347HFG，全氬弧焊焊接工藝。采用該工法后有效的解決了施工進(jìn)度慢，焊接位置困難的問(wèn)題，使施工全過(guò)程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)，使高溫受熱面升級(jí)改造焊接外觀工藝優(yōu)良率為100%，焊接一次合格率為99.8%，且工期縮短了10天，明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類(lèi)工程的焊接效率和施工效率，受到了各方的好評(píng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。