一种水冷壁换管工艺的制作方法

本发明涉及一种换管工艺，尤其是涉及一种水冷壁换管工艺。

背景技术：

近年来，为节能减排，1000MW机组大量建设，水冷壁应用了T23新型钢。这种T23材料投产并随着机组投运期的延长，普遍出现了水冷壁工地焊缝裂纹泄漏及爆管事故，导致多起非计划停机事故，严重影响了多台百万级发电机组的安全生产，经济性损失巨大。

为水冷壁泄漏抢修，各电厂多采用停炉、闷炉、自然冷却、开风机通风、捉漏、搭脚手或用吊笼、割去泄漏管、焊接换管、再捉漏、拆脚手和拆吊笼处理。这样的水冷壁常规换管需停炉至少一星期，原因是：第一受热面冷却速度过快将损伤受热面，引发更大和更多泄漏；锅炉停炉后按规程(锅炉厂提供的运行说明书)闷炉、自然冷却，冷却速度要求：所有的受热面金属壁温降温速度不超过每小时3-5度，如果受热面金属壁温降温速度在限额内，停炉已超30多小时可开启受热面泄漏处的一层人孔门，其他人孔门不能开启，以防空气对流，受伤到该部分受热面，待到所有的受热面金属壁温降到120℃以下，预热器进口烟温低于80℃方可开启其他人孔门和破炉底水封，如果一切正常才可开出一侧引风机进行强制冷却。第二工作人员进入炉膛，炉内温度要达到人进入的要求温度，按安规规定人进入炉膛温度应低于60℃，最起码要人能忍受并安全。第三搭和拆脚手架需要大量的时间，特别是塔式炉，从炉底标高4米到水冷壁中间集箱标高70米，一旦水冷壁发生内漏，搭脚手搭到三、四十米尚可，再搭往上搭就危险了，用吊笼也需时间和危险性很大。

这样的水冷壁常规换管，人必须进炉膛，工作环境差，工作强度高，并且还要攀登几十米的脚手架，脚手架上都是灰尘，危险性很大。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以在锅炉外完成换管抢修工作，不用进入炉膛的水冷壁换管工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水冷壁换管工艺，采用以下步骤：

(1)锅炉停工，闷炉至能打开人孔门，检查水冷壁内泄露管道，并在水冷壁相应位置气割出缝隙；

(2)切割下管道内泄露部分管段；

(3)割开剩余未泄露的管道两头的鳍片，利用热弯法对管道两头进行弯曲处理并从锅炉上气割的缝隙中拉出；

(4)利用备管连接拉出的管道的两端，完成换管工艺。

切割泄露部分管段时，对管段部分的金相组织进行检测，切割长度为管段部分金相组织完好为止。

对管道两头进行弯曲处理时控制弯曲部分的曲率半径大于100mm，弯出的角度不大于25°。

步骤(3)具体采用以下步骤：割开原泄漏管中未泄露的管道两头的鳍片，用烘枪烘烤管道，向炉外用链条葫芦拉出，弯好管后用保温棉包裹缓慢冷却。

步骤(3)全程采用红外线测温仪检测控制弯曲过程中温度不超过720℃。

步骤(4)具体采用以下步骤：对拉出的管道端部打坡口，用烘枪预热后焊接备管，焊接完成后用用烘枪后热，用保温棉包裹缓慢冷却，焊口经无损检测后焊接鳍片保温棉包裹缓慢冷却。

焊接时先将管道预热至150～200℃，采用氧气-乙炔中性火焰加热方法，预热的宽度从对口中心开始算，每侧不小于100mm，火焰中心在管道轴向方向上均匀移动。

焊接时温度控制为680～700℃，焊接电流不超过120A。

采用火焰加热方式进行后热，后热温度200-400℃，加热时间不少于10min，加热范围为焊口两侧各不少于150mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、受热面可以以正常的冷却速度来冷却，更换管道是不需要进入锅炉的炉膛，不用将锅炉内温度冷却至很低，只要管内水放掉，整个工作和冷却到多少温度无关，从而不会由于过快将损伤受热面，引发更大和更多泄漏。

2、工作人员不进入炉膛，炉内温度和能见度、扬灰不影响。

3、不用搭炉膛脚手，可节约大量的搭炉膛脚手和拆脚手架需要的时间，避免拆、搭脚手架引发的危险因素。

附图说明

图1为焊接管道的分解结构示意图；

图2为焊接完成后管道的结构示意图。

图中，1-老弯管、2-新弯管、3-新直管、4-完整弹性弯管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种水冷壁换管工艺，焊接管道的分解结构示意图如图1所示，换管工艺采用以下步骤：

(1)锅炉停工，闷炉至能打开人孔门，检查水冷壁内泄露管道，并在水冷壁相应位置气割出缝隙；

(2)切割下管道内泄露部分管段，需要对管段部分的金相组织进行检测，切割长度为管段部分金相组织完好为止；

(3)割开剩余未泄露的老弯管1两头的鳍片，利用热弯法对管道两头进行弯曲处理并从锅炉上气割的缝隙中拉出，具体来说，割开原泄漏管中未泄露的管道两头的鳍片，用烘枪烘烤管道，向炉外用链条葫芦拉出，弯好管后用保温棉包裹缓慢冷却，该步骤全程采用红外线测温仪检测控制弯曲过程中温度不超过720℃，对管道两头进行弯曲处理时控制弯曲部分的曲率半径大于100mm，弯出的角度不大于25°；

(4)利用新弯管2和新直管3连接拉出的老弯管1的两端，对拉出的管道端部打坡口，用烘枪预热后焊接备管，焊接完成后用用烘枪后热，用保温棉包裹缓慢冷却，焊口经无损检测后焊接鳍片保温棉包裹缓慢冷却，焊接时先将管道预热至150～200℃，采用氧气-乙炔中性火焰加热方法，预热的宽度从对口中心开始算，每侧不小于100mm，火焰中心在管道轴向方向上均匀移动。焊接时温度控制为680～700℃，焊接电流不超过120A。采用火焰加热方式进行后热，后热温度 200-400℃，加热时间不少于10min，加热范围为焊口两侧各不少于150mm完成换管工艺，形成完整弹性弯管4，如图2所示。

实施例2

一种水冷壁换管工艺，采用以下步骤：

在锅炉停炉后，闷炉到能打开人孔门，人在人孔门外用强光手电，检查水冷壁，此时锅炉压力未去掉，水未放掉，查到泄漏处有水冒出或泄漏处有一片水迹，就可确定泄漏的方位，由于此时已闷炉三十几小时，锅炉压力不是很高，可以直接在泄漏处炉外拆开保温，小心地在炉外水冷壁鳍片上用气割一小缝，同时在人孔门处用强光手电观察炉内泄漏点和气割火星位置，指导气割在鳍片上割小缝向泄漏点接近，最后找到确准泄漏点和泄漏管，由于泄漏点鳍片小缝被割开，在炉外已看到泄漏点有水喷出，确准泄漏点和泄漏管将很容易很直观不会搞错。

在炉外找到泄漏点后，通知运行锅炉去压、放水，把含泄漏点的泄漏管用气割割下，观察泄漏点的形貌，判断泄漏性质，是焊口缺陷引起泄漏，还是母管过热引起爆管，还有母管本身材质缺陷或硬物砸伤引起泄漏等等。如果不是母管过热引起爆管那好办，就把泄漏点的泄漏管更换即可，如果是母管过热引起的爆管，气割割下的泄漏管要进行金相测试，看其金相组织是否变化，若有疑似变化，即扩大泄漏管的切割长度，一直切割到确认金相组织完好为止；还同时测量气割割下的泄漏管管口的椭圆度，若椭圆度不合格，继续扩大泄漏管的切割长度，直到泄漏管管口的椭圆度合格为止。

这样做法的技术原理是：水冷壁螺旋管在炉墙的中间热负荷最大，最易过热，越向炉膛四角热负荷越小，在四角的水冷套热负荷最小，在此处水冷壁管不可能过热，所以随着泄漏管的切割长度的加长总会找到没有过热的水冷壁管；同理水冷壁垂直管在喷嘴区域中间热负荷最大，向上沿伸热负荷变小。

在泄漏管切割好后，割开原泄漏管在管屏内的两头鳍片约500，用大烘枪烘烤该管，向炉外用链条葫芦拉该管子，即用热弯法弯出该管两头，根据现场条件情况，使该热弯管的曲率半径越大越好，弯出的角度越小越好，并用红外线测温仪全程检测，控制弯管过程不超温，弯好管后用保温棉包裹缓冷，然后打坡口，用大烘枪预热，焊上准备好的“弹伸弯”备管，该备管可供图去锅炉厂用冷弯法弯管，他的曲率半径和角度和现场弯管是一样的；根据现场条件情况，曲率半径越大越好，弯出的角度越小越好，一般曲率半径大于100mm，弯出的角度小于25°；焊接好后用 用大烘枪后热,然后保温棉包裹缓冷，焊口无损检测后焊鳍片保温棉包裹缓冷。该“弹伸弯”可焊临时支架固定在炉外并用保温包好。

由于“弹伸弯”可以根据泄漏和爆管的情况做随意长，做好支架和保温后，在炉外合适地方随意放置，放置地方的范围可很大，只要不影响运行检查通道，绕过立柱和刚性梁都可以，这是他又一最大优越性。而在炉内换管，如果要换长度很长一段水冷壁，那比较困难，鳍片焊接困难，脚手架搭拆困难，水冷壁管屏平整度保持困难；在炉内换管碰到炉外有立柱和刚性梁必须加长换管长度以焊口能避开立柱和刚性梁。

“弹伸弯”的长短和工作量、工作时间没有多大关系，因为都是在炉外做的工作，加长一段管子增加2只焊口而已，若这段“弹伸弯”管(小旁路管)较长，泄漏部分管可留在原来的位置作的鳍片使用。而在炉内换管,长度加长工作量和工作时间及危险性将成倍增加，主要体现在脚手架和鳍片焊接上。用吊笼同样使工作量和工作时间及危险性将成倍增加，因为每根水冷壁螺旋管和垂直管都不在一个水平面上，他要移动吊笼，特别是水冷壁螺旋管要移动吊点重新生根。这里要说明一点，吊笼是通不过技术监督局检验的，拿不到证书的，是不合法的，出了事故企业将负全责。

“弹伸弯”的焊接遵守：预热至150～200℃方可进行焊接，层间温度150～300℃。焊接过程中环境温度低于5℃时应适当加宽预热区域、提高预热温度和其它一些措施，确保焊口焊接温度满足规范要求，否则停止现场焊接工作。水冷壁系统预热方法为氧气—乙炔中性火焰加热方法，预热的宽度从对口中心开始算，每侧不小于100mm。火焰中心应在管子的轴向方向上匀移动，以使管子能充分预热，管子的向火面和背火面都应进行预热。测温采用远红外或测温笔测温。当焊口对口外力较大时，必须对点固焊进行检查，确认无裂纹后，再进行打底焊。并打底后应立即进行下一层的焊接，以防止产生裂纹。多层焊缝焊接时，应逐层进行检查、清理，经自检合格后，方可焊接次层，直至完成。焊道排列根据实际管子的壁厚及坡口间隙进行，采用多层多道焊，同时每一焊道的厚度不宜超过焊材直径。T23焊接电流不超过120A。焊完后立即用火焰加热方式进行后热，后热温度200-400℃，加热时间至少10分钟，加热范围为焊口侧各150mm。完成后热工作，焊口向火面和背火面都覆盖硅酸铝保温棉，使焊口缓冷到室温。如果焊口焊接过程中断，应立即进行后热并缓冷到室温，重新恢复焊接前应再次进行预热。

“弹伸弯”的焊口，其中心线距离管子弯曲起点或支架边缘至少70mm，同根管子两个对接、焊口间距离不得小于150mm。焊口，其中心线距离管道弯曲起点不小于100mm，距支、吊架边缘不小于50mm。同管道两个对接焊口间距离一般不得小于150mm。焊件经下料和坡口加工后应按照要求进行检查，合格后方可组对。

“弹伸弯”弯管采用热弯法，温度为680-700℃，并严格控制加热速度，在加热过程中避免其在高温脆性敏感区域停留时间过长。管道(管子)管口端面应与管道中心线垂直，其偏斜度△f≯0.5mm。用对口钳对好焊口后，点固焊口。点固焊工艺应与正常施工的焊接工艺相同。点固焊后应检查各个焊点的质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊。

本工艺已在本单位运用过2次，停炉时间最多可控制在5天之内。其中一次在#2炉的水冷壁螺旋管上应用，用了8个月没有出现任何问题和任何缺陷，在1C01小修中恢复了；现在有三根“弹伸弯”正在#2炉的水冷壁螺旋管上应用，运行良好。并且可缩短停炉时间二到三天，大大降低抢修的人身危险性，经济效益:1000MW机组3天的发电量,以每天平均负荷80万千瓦小时,每千瓦小时0.49元+0.02元脱硫、脱硝电价,煤耗280克/千瓦小时,煤价600元/t算:3×24×80×(0.51-280×600×0.0000001)＝2000万元/每次。