电站锅炉集箱管座接头焊穿原因分析及返修处理

刘志晨

摘 要：焊接是锅炉制造和安装的关键技术，焊接质量的好坏直接影响到锅炉压力容器的使用寿命，本文主要介绍了菲律宾考斯瓦根4x135 MW燃煤电站在施工安装过程中发现厂家锅炉集箱管座多处有焊穿现象，针对焊穿管壁接头数量统计分析后制定了详细的返修方案已确保集箱管座接头的焊接质量。

关键词： 集箱管座；焊穿；焊接质量

引 言：为了适应大型、高效、环保型超（超）临界火电燃煤机组建设发展的需要，火电机组正在向大容量、高参数、大型化发展。全球能源危机和人们环保意识的提高，加速发展洁净煤技术的超(超)临界火电燃煤机组作为能源节约、保护环境、促进社会经济可持续发展的重要战略。

一、检查已安装的集箱管座接头：

对已安装的锅炉集箱管座用内窥镜逐一进行检查，为方便内窥镜配合工装检查，在已安装的集箱一端开口，检查人员将装置插入集箱内部进行检查。采用内窥镜及工装，进入集箱本体内找出需要返修的管接头，并对集箱上需要返修的管接头所在位置用白色油漆笔做好标记，在第一轮检查中对集箱管座接头有疑问的部位进行二次检查，然后通过现场内窥镜传输的画面和实物进行比较判断把确定出有缺陷的接管头做好标记。

二、原因分析：

集箱管接头出现的焊穿原因从现场切割下来的多个管接头根部进行比较分析焊穿的问题基本都一样，针对集箱管接头焊穿原因工地进行了模拟试验，经过反复的模拟焊接，发现施焊过程中焊工操作技能不佳，在某一点停留时间过长，使得局部区域热输入量过高，就会发生焊穿现象。同时，发生焊穿现象时，焊缝熔池流入管接头内壁，有点经验的焊工师傅在施焊过程中一般能有所察觉，从总结的结论中得出厂家在生产加工制作过程中焊工无一人上报这种现象，从这一点也能反映出焊工的责任性不强对所干的工作极其不负责任，也从另一方面反映了焊工操作技能不佳，没有严格按照焊接工艺评定和施工技术交底要求的注意事项认真施焊，焊后焊工没有做到100%自检，质检部门也没做好焊接过程中的质量管控和焊后检查工作从而导致集箱长管接头焊穿的原因所在。

三、集箱管座接头焊穿缺陷照片如下所示：

四、处理过程：

焊接质量问题发生后我公司对厂家加工车间正在制作的四号炉的四支再热器集箱安排专业技术人员利用内窥镜进行了全面检查，发现这几名焊工参与焊接的集箱或多或少都存在焊穿现象，为确保现场焊接产品质量，对焊工施焊记录进行了核查，确定这几名焊工的施焊范围为四台炉的再热器集箱和省煤器集箱，通过焊接记录等原始数据追踪锁定了范围，对四台锅炉集箱地毯式进行全面排查，把有缺陷的集箱管座接头找出来然后进行切割更换新的管接头已确保焊接质量符合焊接规范要求为后期的运行消除隐患并且提高了锅炉的使用寿命。

五、集箱管座返修步骤：

1、集箱端部切割：

1.1在以集箱旁管道的直段两端环缝焊口中间处划坡口加工线。

1.2以断开线为基准用碳弧气刨方法沿加工线切割，切割前采用火焰或电加热方式预热温度≥150℃，切割至厚度剩余4mm左右时，采用机械方法沿中心割开。随后加工两侧坡口至尺寸。

1.3对本体待焊环缝坡口进行100%MT或PT检查合格。

以上步骤为切开集箱，用于内窥镜检查。

2、对于检查出做有标记需更换管的管接头：

2.1对做有标记的集箱长管接头，在集箱长管接头与工地对接散管环缝中心位置处，划坡口加工截至线，并且再以坡口加工截至线为基准（向集箱本体方向），向下10mm位置处划锯切断开线。

2.2采用机械加工设备（电动砂轮切片机），首先在锯切断开线位置处，锯切集箱长管接头（锯切截面不得超过坡口加工截止线），之后锯切长管接头另一端，将管接头从集箱上去除（锯切操作过程不得损伤集箱本体表面）。

2.3针对工地对接散管，在进行坡口加工操作前，对管端端部进行保护（安装内胀塞或海绵块），防止杂物掉入。

2.4采用机械加工设备（便携式电动倒角机），按图加工工地对接散管端坡口，坡口加工至截止线，加工完成后，取出内胀塞或海绵块（逐个检查不得遗漏）。

2.5工地对接散管端坡口表面及内部清理，防止杂物掉入。

2.6集箱本体上要求重新修磨出管接头坡口，在进行修磨操作前，对集箱管孔进行保护（安装内胀塞或海绵块），防止杂物掉入。

2.7按照厂家设计图纸重新在集箱本体上修磨出管接头坡口，操作完成后，取出内胀塞或海绵块（逐个检查，不得遗漏）。

2.8集箱本体管接头坡口表面及内部清理，防止杂物掉入。

2.9工地对接散管端坡口和集箱本体管接头坡口表面进行磁粉探伤或着色探伤，检验合格后进行下一步工序。

六、焊接准备及工艺流程：

1、焊前准备工作：

1.1施焊前准备相应的焊接设备和工器具。

1.2编制焊接作业指导书、焊接工艺评定报告，并取得业主审核通过。

1.3焊工、热处理工、探伤工等必须是持证上岗；证件在有效期范围之内并经过上岗前培训合格的人员。

2、焊材准备与发放：

根据施焊的集箱母材与管座材质焊接技术员严格按照工艺评定选用相应的焊材进行焊接作业，焊工凭焊接技术员开据的焊材领用单到焊材库领用相应规格型号的焊丝、焊条。焊材保管员认真做好台账登记好焊材的出库信息及数量，焊工领用的焊材必须由焊工、保管员分别签字确认做到焊材追溯性，焊条领用必须使用保温桶领取防止领用的焊条受潮。每天焊接工作结束后，当天剩余焊材应及时退回焊材库，库管员做好回收记录台账，回收焊材重复烘焙时应有明显的标识，并且优先使用超过烘焙次数的焊材应降级使用。

3、焊接工艺流程：

3.1施焊前清理坡口区域及其周围20mm范围内的油、锈、水等影响焊接质量的污物，并全部露出金属光泽。

3.2施焊范围的管壁用红外加热器、火焰预热等方式进行预热。预热范围为焊接区域及其周围至少50mm，用火焰加热时应采用中性焰加热，并不断均匀移动烘把对称加热，应注意控制火焰的燃烧状况，防止金属的氧化或增碳。

3.3点固焊应与正式焊要求相同，焊点应均匀分布在焊口四周，点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊。

3.4点固焊完成后，进行打底层焊接，氩弧焊打底层厚度一般在3mm左右，打底层一定要保证根部熔透，随身携带一款小手电随时查看根部的焊接情况。

3.5焊接时应逐层进行检查，清理层间熔渣，自检合格后方可焊接次层。

3.6为防止产生咬边GTAW焊时，焊炬应指向母材金属，焊丝在焊缝两侧应填满SMAW焊时，应选择合适的电流，焊条角度要求合适，摆动时在坡口边缘要稍慢一些。

3.7施焊中应特别注意接头和收弧质量，层与层之间的接头应相互错开，收弧时应将熔池填满，多层多道焊时，层间清理应干净，检查无缺陷后方可焊接次层，防止产生裂纹、夹渣、未熔合、气孔等缺陷。

3.8焊口焊完后应将焊缝及两侧熔渣、药皮及飞溅物等清理干净。

3.9检查焊缝表面是否有缺陷，如有超标缺陷，应及时进行修整，消除缺陷后重新清理干净。

3.10严格按要求做好挡风防雨措施，严格清理坡口两侧，打底焊时检查施焊的焊丝表面是否有铁锈等污垢，如果焊丝表面有铁锈等污垢时及时用砂纸打磨干净并发出金属光泽，此目的就是为了以防产生气孔、裂纹等缺陷。

3.11焊接工作结束后首先焊工进行100%的自检检查没有问题后通知质检员进行专检检查合格后进行下一步工序。

3.12焊后对焊缝处进行局部热处理，保温范围为角焊缝及周边60mm，保温棉尽可能宽温度控制以焊缝为准，严格按照火力发电厂焊接热处理技术规范DLT819-2002执行。

3.13焊接热处理结束后打磨焊缝表面，使其圆滑过渡满足无损检查的要求。

3.14严格按照焊缝无损探伤检验及结果的评定，按《管道焊接接头超声波检验技术规程》（DL/T820-2002）标准进行。

3.15热处理后进行100％MT或PT检查，检测合格后出具合格的检测报告。

七、返修结果：

专业技术人员通过内窥镜对四台锅炉28支集箱（3504只）管接头进行逐一排查检查出有缺陷的管接头有393支，这些不合格的管接头分布在每台锅炉的不同系统的集箱里约占总数量的11.2%，从数据中看出缺陷的严重性，在后期的返修更换中大家一起努力之下用制定的施工方案及施工工艺在最短的时间内更换完了393只管接头，通过焊缝外观目视检查和100%PT检测一次合格率达到100%。

总 结：

综上所述，在厂家锅炉制造及现场安装中焊接是很关键的一部工序，必须严格按照规程规范要求验收每一道焊缝严把质量关、杜绝偷工减料，保证锅炉焊接质量验收合格达标，为后期的锅炉运行创造良好的条件提高锅炉的使用寿命和安全系数。

参考文献：

[1]杨再东,叶喜忠.锅炉焊接的质量控制[J].焊接.2003(02)

[2]赵绪国.锅炉焊接缺陷产生的原因及对策[J].机械工程与自动化.2006(05)

[3] 李秀峰,白鹤峰. 锅炉制造企业的焊接管理工作[J].焊接技术.2006(04)

作者简介：刘志晨（1986年～），男，青海西宁，本科学历，工程师。一直从事电力建设焊接技术管理工作。