沈 倞

（华能长兴电厂，浙江 长兴313100）

1 基本情况

华能玉环电厂位于浙江省台州市玉环县大麦屿开发区下青塘，地处浙江省东南沿海瓯江口，乐清湾东岸，玉环半岛西侧.玉环电厂一、二期工程共建设四台1000MW超超临界燃煤发电机组，自2006年11月28日起至2007年11月25日止，一年内四台机组全部投产发电.截止2011年8月，最先投产的1号机组已累计运行35900多小时.

电厂采用锅炉，依据 “技术引进，联合设计，国内制造”的方式，由三菱公司提供支持，哈尔滨锅炉有限公司制造，为超超临界变压运行直流锅炉.采用“π”型布置，单炉膛、低NOx、PM主燃烧器和MACT燃烧技术和反向双切圆燃烧方式.炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁，配循环泵启动系统、一次中间再热系统.除通过煤／水比调温外，还采用烟气分配挡板、燃烧器摆动、喷水等方式.锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构.

锅炉的主要额定技术参数为：过热主蒸汽压力为27.27MPa；过热主蒸汽流量为2733t／h；过热器出口主蒸汽温度为605℃；再热蒸汽流量为2274t／h；再热蒸汽压力（进／出）为5.70／5.51MPa；再热蒸汽温度（进／出）为362／603℃；省煤器进口给水温度为293℃.

锅炉所用水冷壁管共有2144根，其中前后墙各720根，两侧各352根，使用最广泛的规格为φ28.6mmX5.8mm四头螺纹管，管材均为SA213T12，节距为44.5mm，管子间加焊扁钢，宽为15.9mm，厚度为6mm，材质15CrMo.

2 水冷壁鳍片开裂特点及初步原因分析

2.1 水冷壁鳍片开裂的特点

大多分布在前后墙.标高为燃烧器区域为主.大部分属于非机械损伤、焊接质量引起.以随机分布为主.以＃2、＃3角分布较多.

以2011年某机组C修为例，发现的典型缺陷有：折焰角向下1m处从A侧数第35、36根管之间鳍片开裂长40mm；中间出口集箱上节流孔处从A侧数第124根管鳍片烧损；中间出口集箱下节流孔向下500mm，向A侧数第120、121根管之间鳍片开裂；C层从B侧数第2个吹灰器向B侧数第30～31根水冷壁管子间鳍片长约30cm漏焊等.

2.2 水冷壁鳍片开裂原因初步分析

（1）安装、检修或制造中焊接质量问题（如焊缝宏观超标缺陷，组织性能不达标，焊接残余应力过大）.由于焊缝为部件结构中最为薄弱环节，开裂通常在此表现.

（2）设计、制造、安装导致的管屏结构应力和形变应力较大.

（3）水冷壁局部挂焦、局部喷涂、燃烧角度调整等原因导致水冷壁热负荷不均，温度应力较大.

（4）管屏间鳍片实际宽度远远大于设计宽度，导致吸收热负荷成倍上升.

（5）锅炉启停较快，或负荷变动过快时，产生局部应力过大.

3 修复工艺及注意事项

3.1 前期准备

（1）工器具配备：焊接、氧气乙炔割炬、电动工具，当工作环境温度低于5℃预热所采用，以及特殊情况，如水冷壁换管后所需热处理所采用的设备均为完好，无漏气漏电等缺陷，具有安全保护措施，需定期检验的工器具醒目位置贴有检验合格标识，并在允许使用周期内.使用便捷安全的工具才能保证修补方案的顺利完成.

（2）人员配备：钳工、气割工都需具有相应的工作经验.焊工应具有独立操作经验，能熟练焊接，并按照DL／T6792012《焊工技术考核规程》取得与15CrMo立焊相对应的焊工合格证，且在有效期内，才能进行裂纹补焊工作.工程施焊前，焊工应按有关规定进行相应项目的焊前练习，经专业见证合格后方可上岗施焊［1］.

（3）焊接材料准备：裂纹修补常用焊条为CHH307，规格为φ3.2.焊条在使用前要按其使用说明书进行烘干.烘焙温度为300～350°C，烘焙时间为1～2小时.领取及归还焊条都必须做好出入库登记.重复烘焙不得超过2次.焊条应放入保温桶内随用随取，保温桶需通电并打开电源，保温温度为80～120°C.焊条使用前检查是否有偏心、焊条端部药皮过厚等情况，避免电弧偏向一侧，引起咬边等焊接缺陷［1］.

（4）其他：工作开始前，检修技术员需至现场检验并确定工作总量，明确施工范围，根据查阅到的相关技术资料，编制作业指导书.在施工开始时，检修技术人员必须到现场讲解工作的具体步骤.进行焊接的焊工必须持证上岗，未经技术交底的焊工、热处理工等不得进行相关工作.进入现场的工作人员都必须做好个人防护，高空作业时带好安全带，避免高空坠落.工器具按规定放置，避免落物.焊接及气割过程中做好防范工作，防止焊渣火星飞溅引起火灾及人员烫伤等事故发生.

3.2 修复过程

（1）对修复位置进行表面清理.使用钢丝刷、角磨机等工具，清除裂纹鳍片及周围水冷壁管的表面结焦、铁锈、氧化层、油污等.对所检部位照明目视检查，必要时辅以5～10倍放大镜观察裂纹及微裂纹走向.由技术人员制定方案，确定割除裂纹两侧鳍片高度.

（2）用氧气乙炔割炬割除裂纹附近位置鳍片，需控制火焰角度、方向、气流大小，避免割伤母管.在保证质量的前提下，适当加快气割速度，避免在同一处停留时间过长，导致水冷壁管过热.

（3）旧鳍片割除后，使用工具进行表面清理打磨.注意避免水冷壁管的磨伤减薄.截取相应长度的新15CrMo鳍片条进行拼接，避免强制性对口及填充鳍片过宽，引起局部应力增大.

（4）施焊人员应为有独立操作经验的熟练焊工.工程施焊前，焊工应按有关规定进行相应项目的焊前练习，经锅炉及金属专工见证，必要时可采用无损检测等手段，合格后方可上岗施焊.

（5）常温下焊接不需要进行预热.当室温低于5℃时，焊接前必须采取预热措施，习惯上采用火焰加热方式.温度控制在50～100℃之间（《火力发电厂焊接技术规程》中规定：15CrMo板材厚度大于等于15mm时，预热温度为150～200℃），预热温度区域要均匀，焊缝每侧加热宽度为50～80cm，热处理操作人员必须严格按照工艺施工，并使用手持式红外测温仪或接触式测温仪辅助测温，控制预热温度.加热时注意施工安全防止烫伤.

（6）焊接鳍片时采用多层多道焊，应将每层焊道接头错开，同时注意尽量成型平滑，避免出现死角.每层焊缝焊接结束时，应使用工具清理焊道，经焊工本人严格检查合格后，才可进行下一层的焊接.

（7）焊接过程中应特别注意起弧、收弧及接头质量，每根焊条熄弧时都需将弧坑填满，严禁焊接收弧将电弧引至水冷壁母管.焊缝余高≤3mm，焊缝余高差≤2mm.焊缝边缘应圆滑过渡到母材，不允许出现裂纹、未熔合及水冷壁管侧咬边，鳍片侧咬边深度不得大于0.5mm，总长不大于焊缝全长的15%.

（8）补焊裂纹必须进行炉内炉外双面焊接.焊缝整体焊接完毕，应将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净.清除时，不得用榔头和錾子过重敲击焊缝，以防产生裂纹.

3.3 其他情况

（1）当鳍片裂纹宽度不超过2mm，无明显变形的情况下，经过锅炉及金属专工同意，可不进行割炬挖补，直接使用电焊焊接补平.

（2）水冷壁鳍片在超出设计宽度时，可采用钻孔和开膨胀缝的方法，以减小鳍片应力，并有效减少裂纹的产生.具体做法是：使用电动工具，对水冷壁鳍片进行钻孔（φ6mm）开膨胀缝（十字交叉形），间距500mm左右，并在锅炉外侧加护耐火浇注料小密封盒.

（3）水冷壁鳍片宽度超标，过热变形易导致高温碳化且常伴有微裂纹，需要前期检查人员认真检验，必要时可采用PT等无损探伤检测手段，明确需用氧气乙炔割炬割除区域的范围和大小，然后再进行鳍片补焊.

（4）如遇到裂纹已扩张至水冷壁管表面，或因鳍片裂纹而使两根水冷壁间隔严重超过设计宽度时，必须先更换水冷壁管，并均匀调整各管间隙，待水冷壁管焊接结束，且无损探伤（RT）合格后，方可进行鳍片的填充焊接.

4 质量验收

焊接质量的检查和检验，包括焊接前、焊接过程中和焊接结束后三个阶段，并实行三级检查验收制度，采用自检与专业检验相结合的方法进行验评工作.全部质量检验都验收通过，才能开始喷涂、保温等下一步工作.

5 质量保证措施

（1）焊接施工前应向施工人员进行技术交底.熟悉施工图纸，明确施工任务，掌握施工要领，学习相关技术标准和要求.并接受技术人员的现场检查，随时纠正与规范不符之处，并及时进行处理.

（2）焊接过程中发现问题及时向焊接技术员、锅炉、金属方面专工汇报，及时变更检修方案，检查和检验资料保存完整并在检修工作结束后及时移交档案室或合同甲方.

（3）安监和质检人员全程跟踪整个修复过程，保证整个工程质量及安全防护工作的正常进行.

6 总结

规范检修时焊接工艺，提高鳍片焊接质量，消除焊接残余应力，预防减少水冷壁鳍片裂纹的产生是一个长期而艰巨的任务.可以与锅炉设计制造单位联系讨论优化方案，通过调整支吊架位置、加强支撑检查、降低结构应力，以及调整送风口角度改变温度应力分布，改善启停炉过程热应力状况等措施，将鳍片裂纹的数量及造成的破坏程度降低，以保证锅炉运行状态的安全稳定

［1］杨富.新型耐热钢焊接［M］.北京：中国电力出版社，2006.