黎跃平

（四川电力建设二公司四川成都610051）

超超临界机组安装焊接工艺技术和锅炉安装过程中存在的问题及对策

黎跃平

（四川电力建设二公司四川成都610051）

随着焊接技术及耐高温高压金属材料水平的提升，促使超临界机组的技术升级为超超临界机组，国际上通常把主蒸汽压力在24.1～31MPa、主蒸汽/再热蒸汽温度为580～600℃/580～610℃机组定义为高效超临界机组，即通常所说的超超临界（USC）机组。由于超超临界机组的特殊运行环境，在安装时需要采用适应耐高温高压金属材料的焊接工艺技术。受超超临界锅炉技术高难度的限制，在实际安装过程中，也容易发现了一些问题，针对超超临界机组的整体安装运行，本文分别阐述了超超临界机组安装采取的焊接工艺技术和锅炉安装过程中存在的问题及对策。

超超临界；焊接；工艺技术；锅炉；安装；问题；对策

引言

超超临界机组锅炉的热效率高，发电应用的煤耗低，具有明显的节能效果。但是，超超临界机组锅炉受温度高、压力高、膨胀量大等特点，在锅炉安装运行后，设备容易发生一些问题。正确认知超超临界锅炉的基本特性，采用特殊的焊接工艺技术，掌握好安装调试的技术，是火电厂安全运行的重要保障。

1 超超临界机组安装特殊焊接工艺技术

这里针对高效超临界直接空冷纯凝式发电机组，阐述超超临界机组安装采取的特殊焊接工艺技术，现针对应用于超超临界机组T92、P92钢材焊接工艺技术进行重点阐述：

1.1 焊前练习及上岗考核

现场施焊P92/T92钢之前，具有P92/T92钢焊接资质的焊工针对现场实际进行焊前模拟练习。练习重点为在模拟现场焊接环境下的施焊手法和焊接参数，让其树立起“电流适当、小摆幅、薄焊层、窄道焊”的意识。

焊工必须接受上岗考核验证，考试合格并经监理、业主确认后方可从事相应工作。

1.2 坡口检验

P92/T92等细晶马氏体钢材质的主蒸汽管道、再热蒸汽管道、高压导汽、中压导汽、高低旁路出口（阀前）和相关的支管（二次阀前）：安装焊口对口前坡口管端做100%MT或PT检验。发现不允许存在的缺陷经机械挖除后进行补焊，补焊后再次进行表面探伤，合格后方可对口施工。

1.3 焊接技术要点

①根据公司P92/T92相关焊接工艺评定书编制现场焊接工艺作业指导书。焊工严格执行作业指导书之焊接工艺参数。②焊前充氩进行根部保护，验证充氩保护满足焊接要求后方可焊接。③氩弧焊打底预热温度150～200℃，层间温度200～250℃。手工电弧焊的焊前预热温度200～250℃，层间温度200～300℃。温度升到预热温度后至少保温30min方可开始焊接。④焊缝焊完后，冷却到80～100℃根据壁厚不同保温1～3h，待马氏体转变充分完成后，进行焊后热处理。⑤热处理升降温速度：P92壁厚≥55mm升降温速度控制为80℃/h，壁厚＜55mm升降温速度控制为90℃/h。P92热处理温度为：750～770℃。按壁厚不同恒温6h及以上，严格执行焊接工艺评定及相关规范之要求。⑥P92管道焊接采用“小规范、窄道焊”，水平固定位置盖面层的焊缝至少焊四道，中间应有“退火焊道”。⑦P92焊接时每层焊道厚度不超过焊条直径，焊条摆动宽度不超过焊条直径的4倍。对于φ2.5mm的焊条，厚度在2mm左右，宽度为10mm左右；对于φ3.2mm的焊条，厚度在2.5～2.8mm左右，宽度为12mm左右。现场不得使用φ4.0mm规格的焊条，严格控制焊接线能量小于20kJ/cm。⑧对于P92焊接，每层焊接完毕后，用砂轮将焊缝表面打磨露出金属光泽，再进行下一层道的焊接。⑨考虑到P92钢材安装焊接时施焊环境温度不低于5℃之要求，冬期施工时可采用将管子或管道焊缝区域整体封闭的方法，在封闭区域内设置热源均匀加热，在封闭区内至少安装两个温度计。棚内环境温度提高到5℃后方可开始施焊。

2 超超临界锅炉安装过程中存在的问题及对策

2.1 超超临界锅炉安装过程容易发生的问题

2.1.1 锅炉与管道的外部表面超温

超超临界锅炉折焰角水冷壁区域是最容易发生锅炉本体温度偏高的地方，由于锅炉的折焰角在安装过程中，焊接点存在焊缝强度不够和拼缝有漏焊的现象，致使焊缝不严密。锅炉在运行过程中受冷热变化，产生拉裂现象而使锅炉漏烟，造成保温外表温度超高。另有蒸汽管道外护板不符合规范要求，在热态下保温外护板因太短而脱开，锅炉因保温材料受损而使隔热效果降低，致使锅炉蒸汽管道发生超温。

2.1.2 锅炉结构受热之后的相互碰撞

超超临界锅炉的总体构造较为复杂，多个设备集中安装造成空隙较小。在安装过程中，如果锅炉受热之后的膨胀现象没有充分考虑到，就容易给锅炉安装带来一系列问题，例如锅炉受热面与燃烧器之间的空隙，护板与保温之间的膨胀相撞，热工仪表管相互间的膨胀相撞等。锅炉结构之间的膨胀相碰而会使结构位置发生变化，使锅炉在运行时存在结构上隐患。若对锅炉管道没有充分了解膨胀的程度，就容易使锅炉发生运行危险。

2.1.3 锅炉吊架偏斜超标，影响受力效果

管道安装过程没有遵循设计规章是管道偏斜的主要原因，吊架根部位置不对，因管道的尺寸与图纸设计不符，造成后续连接的管道位置偏差，四大管道导向装置安装时没有考虑膨胀过程中的走向，管道受力不均匀造成吊架倾斜。弹性吊架初期冷却要进行受力调整，是因为有的弹性吊架能够承受的最大值是一定的，若没有进行受力调整，机组启动后，热态锅炉管道吊架与管道装置没有实现整体平衡，就容易造成锅炉吊架的整体倾斜。

2.1.4 因锅炉内部清洁度控制不到位导致爆管

在锅炉的制造安装过程中，有可能掉入和不可避免地会产生垃圾，如果机组运行前内部未清理彻底，极易导致管排堵塞通流面积减小，而超超临界锅炉受热面管排设有节流圈而使管排孔径急剧减小，这些都极易使管排堵塞，造成局部过热而使锅炉爆管事故发生。

2.1.5 锅炉运行过程中的漏粉现象

锅炉运行过程中出现漏粉现象有三方面的原因：①锅炉燃烧器与送粉管道连接设计计算距离时，没有掌握好延伸性的设计，造成连接点受热膨胀产生缝隙；②锅炉燃烧器与送粉管道采用的密封材料不符合要求，没有达到耐高温的标准；③管道膨胀节安装不正确，没有起到膨胀吸收的作用。

2.2 解决超超临界锅炉安装问题的对策

2.2.1 运用新兴材料，精确设计焊接技术工艺，防止管道和锅炉的外部超温

要防止管道和锅炉的外部超温，在安装过程中可采取两方面措施：①运用一些新兴材料，采用了大量的先进技术。②有效利用焊接技术，对锅炉的折焰角水冷壁底部和水冷壁中间进行无缝焊接，针对不同的受力点，采取不同强度的焊接工作。对拼接的地方，要反复检查验收，使锅炉的管道连接处能够严密紧实。

2.2.2 正确认知锅炉设备，掌握锅炉与管道的膨胀数值

锅炉安装过程中施工人员要充分了解锅炉的膨胀量和膨胀方向，在锅炉启动后，检查锅炉和管道的膨胀方向和数量，与设计值差异多少，适时调试设备。锅炉与管道之间的连接点，是膨胀容易造成事故的地方，需要记录和分析每次试验后的结果，根据结果查看容易出现问题的原因，针对性的进行技术改进。

2.2.3 实施安装技术，强化管道吊架的受力均匀

超超临界锅炉内部结构复杂，每一个部分都有大量的零件作为支撑，为了更好的进行尺寸核对，要对使用的材料有明确的了解，例如材料对环境的适应程度，材料的主要性能，材料在冷热变化时的状态等等。同时，为防止初始与受热状态后的明显差异对结构的影响，仔细检查锅炉再热器进出口集箱和过热器集箱或者省煤器集箱安装的位置。在适当环境下对管道和吊架的平衡进行启动和调试，保证弹性受力均匀，以防锅炉与管道之间的结构变化受到影响。

2.2.4 做好超超临界锅炉的内部清洁度管理

受热面设备到现场后，对口组合安装焊接前，要进行通球及集箱内窥检查、清理，确认内部干净后，对暂不组合安装的管口，要进行严格密封，为防止掉落的焊渣等异物掉落，对管口向上的受热面和集箱要加强封堵。调试阶段采用稳压吹管方法，并在酸洗和吹管后，针对节流孔区域进行拍片检查，对各集箱内部割手孔进行清洁度检查。

2.2.5 紧密衔接锅炉与管道的接口

防止超超临界锅炉连接部位和连接设备的衔接矛盾，确保内部结构各个系统之间的紧密连接，是安装过程中需要注意的重点内容。例如锅炉炉顶与水冷壁之间容易出现拼缝衔接错误，或者燃烧器与送粉管道之间最容易出现漏粉现象。应用高水平的焊接技术，所有焊接点必须要求坚实和平整，必要的地方实施双面焊接，特别对炉内或者炉外严查拼缝质量，对超超临界锅炉的所有拼缝和连接地点进行整体复查。

3 结束语

超超临界锅炉安装需要从锅炉出厂的安全技术规范要求入手，通过对设计文件、安全使用说明和产品质量合格证明，以及监督检验证明的验证，明确锅炉从安装、维修到改造的一些过程。锅炉安装过程中，要根据采用的新型材料，采用特殊的焊接工艺，要注意安装监检和水压试验，做好质量技术的监督备案，对于特种设备要进行具体的检验，设置专人负责，超超临界锅炉设备的复杂性和技术的更新速度，在安装过程中需要进行充分的试验。明确容易出现问题的部位，并针对具体的部分进行适当的修正。

[1]张富胜，王强，钱英豪.超超临界锅炉安全焊接质量的监督检验[J].焊接技术，2012.

[2]张耀庆.超超临界锅炉安装易发问题分析与对策[J].价值工程，2014.

TK229.2

A

1004-7344（2016）28-0246-02

2016-9-12

黎跃平（1963-），男，工程师，本科，主要从事火电厂施工技术管理工作。