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论大型电站全不锈钢管凝汽器安装

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凝汽器不锈钢冷却管束的安装焊接

摘要:本文着重介绍了电厂 600MW 机组凝汽器不锈钢管安装焊接的施工工艺,对施工过程的施工方 法、施工要求、质量控制要点及影响焊接质量的因素作了论述,并对本次施工的工艺作了评 价,对今后同类型的凝汽器施工有了一定的指导作用。 关键词:不锈钢管安装 焊接工艺 质量 引言: 凡在水质较差的地方,电厂一般在凝汽器中采用不锈钢冷却水管。此种凝汽器属新工艺,在行 业内尚未有统一的施工标准。定洲电厂一期工程#2 机组凝汽器为上海动力设备有限公司生产的 N -38000-1 型双背压、双壳体、单流程、表面式、横向布臵的凝汽器,由低压凝汽器 A 和高压凝 汽器 B 组成。凝汽器冷却管全部采用不锈钢管,考虑排汽对管束的冲击影响,顶部及空冷区选用 Φ 25× 0.7mm 加厚管子,其余部位的管子规格为 Φ 25× 0.5mm,为保证密封性能不锈钢管安装采 用先胀后密封焊的施工工艺,主要焊接工作量为不锈钢管板的焊接,共有 83792 道管板焊口。 一、不锈钢管的穿装 不锈钢管在安装前,首先应对管板进行尺寸进行复核,3200mm*2845mm*5283mm;其次检查不锈 钢管品质、规格、数量及外观有无裂纹、砂眼、腐蚀、凹陷、毛刺和油垢等缺陷,合格后再抽总数 的 0.5/1000 进行压扁和扩胀试验。压扁和扩胀后用放大镜检查试样有无裂纹;最后对管板、隔板使 用 95.5%的丙酮和圆形刷子,除去油、去污、去灰尘,用白布擦拭达到白布无污染后,管板清理合 格并用塑料布盖好。 1.工作场所必须用防火毡布搭设密封室,以防止外部风、沙对管板和不锈钢管的污染以及由现场非 常因素而引起的火灾。密封室内配备有电源、施工用照明及灭火器材等。 2.管板在穿管前应使用白布以酒精或丙酮擦拭,除去油污,并用塑料布盖好防止灰尘污染。 3.用专业吊架将整箱不锈钢管吊至*台上。 4.小心打开箱上部端盖及塑料膜,严禁擦伤管壁,拆掉箱子上裸露的钉子,放于穿管区域外。 5.穿管人员必须穿干净的工作服和工作鞋,并戴脱脂手套,当被油脂污染时必须立即更换。 6.穿管时,每根不锈钢管至少由 4 人水*拖运,应用力均匀并保证管子的水*,严禁用力过猛而损 坏管子。 7.施工人员先要分清厚壁及薄壁管在管板的分布区域,避免错穿。 8.穿管时每个管口装上导向头(由铝棒加工而成) ,防止穿管时管口变形,每次使用前都必须用酒精 清洗。 9.穿管时在两端管板和各道隔板处都设专人,使穿管对准各道管孔,避免冲撞。 10.穿管时应轻推轻拉,动作要一致,不冲撞管孔;穿管受阻时,不得强力猛击,应使用胶锤轻敲,
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使管子顺利穿过。 11.穿管工序由上向下进行,以免内部人员踩踏不锈钢管和导向头脱落不好寻找。 12.不锈钢管穿出管板后导向头由专人回收,并检查其磨损情况决定是否可再利用。 13.每穿完一箱不锈钢管时应记录其在管板的分布区域。 14.前后两班交接清楚导向头数量及其他工具。 15.管子每穿装一个区域,用塑料布遮盖,穿管工作完成后,所有露在外面的管端都进行保护。 16.施工人员在穿管前及时对管子进行外观检验,发现有裂纹、砂眼、腐蚀、凹陷、毛刺,管内有杂 物和堵塞等缺陷,应及时处理。 二、不锈钢管试胀 在正式胀管前应先在试胀板上进行试胀,并应调好扩张系数、胀接深度和试胀电流。扩张系数 控制在 4~8%,胀接深度为管板厚的 75~90%。试胀合格后进行正式胀管。 1.不锈钢管在正式胀接前必须进行试胀工作,以确定胀接参数。 (本台机组扩张系数为 6%,胀接深度 为 36 mm,试胀电流为 4.2A。 ) 2.胀口应无欠胀或过胀现象,胀口处管壁胀薄约 4%~6%。 3.胀口处应*滑光洁,无裂纹和显著的切痕。 4.胀口的胀接深度为 36mm,不允许扩胀部分超过管板内壁。 三、不锈钢管正式切、胀 1.管子在胀接前应在管板四角及中央各胀一根标准管,以检查两端管板距离有无不一致和管板中央 个别部位有无凸起,造成管子长度不足等情况,管子胀接顺序应根据管束分组情况妥善安排,不 得因胀接顺序不合理而造成管板变形。 2.胀管器的辘子采用 3 珠,辘杆用 1 1/2 或 2 1/2 度锥度。 3.正式胀接应先胀出水侧的管板,同时在进水侧设专人监视,防止管子从该端旋出损失,与管板胀 好后,再进行另一端不锈钢管的切割。 4.切割使用专用的切管器,管端切齐尺寸一般露出管板 0.5mm;再用削*器对管头统一进行找*, 达到管板的外观工艺性。 5.切管及胀管机在使用前必须彻底清洗,在使用的过程中也要随时用酒精清洗,每扩张 1~3 根后用 酒精清洗一次保证管子内部的清洁。 6.胀管用的胀杆和胀子应随时检查,如有损坏必须立即更换,避免将管子内部划伤。 四、不锈钢管板焊接接头应符合图 1 的要求。

2

0.5

图1

五、焊接方法和作业要求 焊接方法:全自动脉冲钨极氩弧焊 焊接材料:氩气纯度不低于 99.95% 铈钨极Ф2.4mm 施工人员必须是经过专门培训并持有焊工操作证的人员,能熟练操作自动焊机。进入现场后, 换鞋,换工作服并戴好手套。全部使用全自动脉冲钨极氩弧焊机 EWA306,焊接电源由主电源、控制 器、操作盒、成套电缆、焊接机头组成。焊接机头用 9 kg 的*衡器吊起,顶部装上滑轮,使*衡器 能左右摆动。*衡器吊起位臵应经常随着工区的移动作适当的调整,使机头处于最佳*衡位臵,以 减轻操作焊工的劳动强度。 作业要求: 1.清洗工作是保障焊接质量的一道重要的工序,必须严格按照规程进行清洗。 2.管口清洁度以白绸布蘸酒精擦拭不染色为合格。加工及清洗完毕的管口严禁用手触摸,暂时不焊 的管口须用塑料薄膜覆盖,以防污染。 3.焊工须穿戴洁净的白工作服和脱脂纯涤手套及戴防护眼镜。 4.不锈钢管胀管时应不存在欠胀或过胀现象,应使接触面紧密。 5.铣(削)后留在管口的毛刺必须清除,并清洗干净,使用塑料薄膜进行保护。 6.由于不锈钢的延伸性较好,切管时容易造成变形,如管口变了形,应进行校正后方可进行胀焊。 六、焊接工艺 1.选用合理的焊接规范进行焊接。具体的焊接参数如下: a 预送气时间:2s b 滞后气时间:5s c 直流脉冲电流选择:PDC d 电流增量:1.0 e 预熔时间:2s f 预熔电流:30A g 峰值时间:0.09s
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h 峰值电流:100A i 基值时间:0.09s J 基值电流:20A K 焊接电流开始衰减位臵:365° l 电流衰减时间:4s m 正向/反向旋转:cw 2.起弧位臵和收弧位臵,从 11 点位臵起弧,顺时针旋转一周在过 11 点位臵收弧保证其有重合,机 头焊嘴自动返回到 11 点起弧位臵。 (图 2) 3.机头中心定位杆的外径和不锈钢内径的间隙以 0.1-0.2mm 为宜。

11点起弧

3点收弧

图2

图3
4.在前后管板同时进行焊接时,不得同时焊接一根不锈钢管。应合理分区域进行施焊。 5.在一侧进行密封焊结束时,另一侧才可进行此管的胀管、割管、洗管等工作。 6.为了防止焊接过程中的不锈钢复*宀湫危附邮庇Σ捎谩爸弊中吞阜ā (图 3) 7.移动或调整好*衡葫芦和机头位臵,检查或调换中心定位杆清洁度和钨棒。 8.在焊接一只焊口时,如发现焊缝有缺陷时,应找出原因,重新进行焊接;重新焊接不能消除缺陷 时,用手工补焊。 9.安装钨极时,钨极应处于机头气喷嘴的中心位臵,不得偏斜。 10.为了 使氩气保 护良好,焊 枪喷嘴与 管板间的距离 不应超 过 5mm, 氩气流 量应严格 控制在 10-12L/min。 11.钨棒与焊件的夹角以 8°为宜。 12.定位杆应使用酒精或丙酮经常清洗干净。

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在焊接过程中,我们使用电流卡表测量了焊接电流如图 4 所示:
70
80-9 0A 段

A( 有 逐

A左

衰减



渐 减 小

90



起弧点

势 )

70-80A

60-70

A

图4 七、不锈钢管板密封焊缝补焊要求 1.采用脉冲逆变焊机补焊机具进行手工氩弧焊补焊。 2.不锈钢管板密封自动焊缝有缺陷时,应使用铣刀头将其缺陷彻底铲除后,并且焊缝区域清洗合格 后,方可进行手工氩弧焊补焊。 3.不得在补焊过程中用重复熔化方法,应清除焊接缺陷,其补焊次数一般不超过三次。 4.焊口修补长度以每次<5mm 为宜,如超过 5mm 时须采用分段焊,每焊完一段后,待焊缝温度冷却 至 50℃以下后再焊另一段,以此类推。 5.手工氩弧焊补焊工艺 1) 铈钨棒 Ф2.5 2) 焊丝:H1Cr19Ni9Ti Ф1.0 焊丝补焊前使用丙酮或酒精清洗干净。 3) 焊接电流:70-90A 4) 氩气流量:8-12L/Min 5) 氩气提前送气时间:5S 6) 补焊时熔池和焊丝头部应始终处在喷嘴氩气保护下,在收弧时应将熔池逐渐填满,然后衰减 焊接电流,同时将电弧移到板侧焊缝边缘,使焊缝处于滞后氩气的保护下,待焊缝冷却后再 移开焊枪。 7) 补焊引弧时宜在板侧进行,防止管孔不锈钢管壁熔塌。 八、影响焊接质量的因素与分析及对策 1. 影响焊接质量的因素与分析 序号 1 2 影响质量因素 焊接人员操作不好 焊口颜色发蓝 分 析

焊工经过培训,切经过厂家、监理、甲方三方认可。 (非要因) 在焊口清洁度不够,原因是开始就没有清理好或灰尘等的二
5

90-

100

A

次污染。 (要因) 3 4 5 6 都经过检查,对于胀接不好的焊口须进行返工。 (非要因) 焊工误操作 7 劳和烦躁情绪。 (要因) 8 焊机电流电压等参数失稳 作业前焊机经过检查且有专人维护和修理。 (非要因) 操作过程单一枯燥,且焊口众多需不断重复,焊工易产生疲 焊接过程中粘钨极 焊口表面有毛刺 焊口切偏 焊口胀接的接触面不紧密 在模拟焊接过程中,钨极与管口的间距未调整好。 (要因) 管口全部经过打磨。 (非要因) 铁工进行过模拟培训, 焊口的切管能符合焊接要求。 (非要因) 铁工进行过模拟培训,焊口的胀管能符合焊接要求;且焊前

2.主要因素及对策 序号 要 因 对 策

1.让铁工了解管口的清洁度对于焊接质量的重要性。 2.焊前使用白绸布蘸酒精擦拭至不染色为合格。 1 焊口颜色发蓝 3.搭设密封作业棚、清理后的管口用透明薄模覆盖,防止灰 尘等的二次污染。 1.培训时要求焊工必须掌握钨极与管口的最佳间距和角度。 2 焊接过程中粘钨极 2.在焊前模拟焊接过程中让机头旋转一周,进行校核和确认。 1.加强教育,提高焊工的质量意识。 3 焊工误操作 2.减少加班次数,当操作时间过长时可轮换休息,以保证焊 工的精力。 九、现场技术管理 1.编制详细的焊接施工作业指导书。 在编制作业指导书前,应与施工的铁工班组对胀管、切管问题进行协商,把焊接的具体要求向 铁工进行说明。 编制作业指导书详细阐述本项工程的焊接特点及焊接工艺控制要点, 以此规范焊接 施工程序。 2.全过程控制是确保质量的核心。 施焊前,要求焊工掌握基本的全自动脉冲钨极氩弧焊知识,并经过实际操作的培训和考核, 合格后方可上岗;组织进行详细的技术交底,接受交底的人员包括铁工、焊工、质量员和检验员。 在施工中,焊工应严格进行自检,并对有缺陷的焊缝进行记录和返修;为了加快施工进度,施焊人 员为两班轮换。为了防止中间漏焊和自检不严格,技术员应及时对每一个焊接区域进行记录。焊接 自检后,由质量员进行复检,合格后委托着色检验,对于不合格焊口进行返修直至合格。
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3.提高施工人员质量意识是贯彻焊接工艺的关键。 4.焊接机具的良好状态是工程顺利进展的保证。因此,不仅要建立焊接机具台账了解其使用状态, 而且要设专人对焊接机具进行维修和保养。 5.保持密闭、清洁的工作环境可以防止因灰尘等因素对已经清理好的管口的二次污染而导致产生焊 接缺陷或无谓的返工,对于次项工作至关重要。 十、质量检验 1.不锈钢管板焊接完成后应进行 100%的自检,自检合格后进行 100%着色检验。 2.焊缝表面不允许有裂纹、气孔、未熔合、焊偏、管翻边等缺陷。 3.焊缝表面颜色不允许出现紫色、蓝色、灰色。 4.焊缝着色检查不允许有任何缺陷显示。 十一、灌 水 试 验 在汽轮机安装完毕及与凝汽器相连接的管道安装完毕后,总体进行灌水试验,水位灌至膨胀节 与低压缸连接焊缝 300mm 以上,维持 24 小时。对凝汽器冷却管胀口和壳体、接颈密封焊缝以及真空 系统管道焊口、法兰、阀门、压力温度连接等处进行检查并及时消除缺陷。 十二、结论 在凝汽器不锈钢管安装焊接时应遵守如下工艺流程: 管板的清洗→穿管→胀管→铣削管→再清洗→焊接→着色检验→灌水试验。 在每道工序完成且合格后方可进入下道工序,否则禁止下道工序施工。 在河北国华定电现场现共焊 3500 道焊口,经着色检验发现有 28 道焊口有缺陷,一检合格率 99.2%。按此安装焊接工艺进行施工,凝汽器不锈钢管的穿装焊接达到了良好的效果,满足了工程的 技术要求,可在同类型机组的凝汽器的安装工作中应用。

参考文献 1.SD339-89 《钛材管板焊接技术规程》

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