一种防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺的制作方法

本发明涉及一种防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺，属于焊接工艺技术领域。

背景技术：

以国家能源集团谏壁发电厂为例(以下简称谏壁电厂)在近几年的七期#13炉检修期间，厂里对73米t23水冷壁管焊口进行了大面积的拍片，结果显示，可见疑似裂纹的缺陷率已经达到了2.96％，而这些疑似裂纹的焊口，在热态时受热膨胀后，哪怕有一根发生泄漏，都有可能会造成机组非停事故，严重影响机组的安全生产和防非停指标的完成。

目前常用的方法：由于运行过程中空气预热器减速箱电机一直处于转动状态，因此若减速箱电机发生故障，没有办法处理，只能在机组停运时对减速箱电机进行检修更换。

而这种方法存在以下缺点：1、t23材料焊接性能差，对裂纹敏感性高。2、水冷壁结构本身存在较大的拘束应力。3、受水冷壁结构限制，现场安装施工时焊接预热及热处理不能完全到位，存在较大焊接应力。在热处理不到位的情况下，t23焊缝硬度偏高，焊缝熔合线部位为最薄弱环节，容易产生裂纹。4、水冷壁运行工况差，存在较大的交变应力，在机组负荷变化过程中会产生较大的应力拉裂管子。

由于上述73米处t23钢材的特性，所以现有手段无法在检修期间检测出热态时才会新增的裂纹，而这些裂纹，在热态时受热膨胀后，有可能会发生泄漏，造成机组非停事故，严重影响机组的安全生产和防非停指标的完成。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺。

本发明的一种防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺，包括以下步骤：

(1)水冷壁切割位置确认

1.1、对待更换管段进行现场确认和标记，切割区域采用油漆笔划出；

1.2、对待更换管段进行机械切割，并将旧焊缝熔敷金属及焊接热影响区全部去除干净；

1.3、连接水冷壁管的鳍片切割时，切割线靠近待更换管侧，并确保水冷壁与待更换管的角焊缝及热影响区全部去除干净，使保留管侧留有打磨裕量；

1.4、清除坡口两侧20mm的油、锈、漆、垢，采用pt渗透检验对坡口、鳍片打磨部位以及对应管道外壁进行检测，不能有裂纹、坡口破损及毛刺缺陷；

(2)焊前组对

2.1、坡口准备工作完成后，进行焊接前，对管道组对对口；

(3)焊接预热

3.1、坡口组对完成后，需对组对坡口进行焊前预热，水冷壁焊接预热采用履带式电加热片加热方式进行；

3.2、焊接时预热加热片处于恒温状态，对口焊缝采用3层4道，焊道之间圆滑过渡，防止产生沟道，焊接完成后注意收弧质量，防止产生收弧裂纹，且最后收弧位置在5点或7点，并保证不同层道之间收弧位置错开；

3.3、完成单侧对接焊口焊接后，对焊缝进行清理并及时用保温棉进行覆盖缓冷，待另一侧焊口焊接完成后，采用保温棉将焊缝整圈覆盖，立即用预热用的履带式加热片对焊缝进行后热；

(4)焊后热处理

4.1、将加热片紧贴水冷壁在向火面与背火面布置并固定，其中第5、6根管子绑扎控温热电偶，第1、9两根管子绑扎测温热电偶；

4.2、热处理恒温温度为730℃±5℃，恒温处理结束后，待温度降至100℃以下，可拆除保温自然冷却至室温；

4.3、焊接残余应力测试采用小孔释放法进行，在孔周围引起线应变，通过测量线应变便可计算出孔壁原有的残余应力值；

(5)鳍片焊接

5.1、在对接口焊接、热处理完成后，水冷壁鳍片与填块焊接采用手工电弧焊方法对内、外壁焊接，填块与水冷壁管不需焊接，每隔10根管，以焊缝为基准，向上开长度为250mm应力释放槽，向下开170mm应力释放槽，并在应力释放槽端部打止裂孔。

进一步的，所述步骤1.1中，待更换管的长度不小于500mm。

进一步的，所述步骤1.2中，机械切割位置到旧焊缝边沿距离大于10mm。

进一步的，所述步骤1.4中，坡口加工尺寸是钝边高度为0.5～1.0mm，坡口面角度为30～35°，根部间隙为1～2mm。

进一步的，所述步骤3.1中，预热温度为：200℃，达到预热温度后需要继续恒温1h后方可焊接。

进一步的，所述步骤3.3中，所述后热温度为300℃，达到温度后恒温0.5～1.0h，缓冷至室温。

进一步的，所述步骤4.2中，恒温处理时间为1h，升温降速率不大于150℃。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

采用本发明提供的防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺可以克服t23材料焊接性能差，对裂纹敏感性高的问题，消除水冷壁结构本身存在的拘束应力，同时本发明的焊接工艺在现场安装施工时焊接预热及热处理到位，减小焊接应力，使得t23焊缝硬度降低，焊缝熔合线部位为的薄弱环节消除，不容易产生裂纹，即使水冷壁运行工况差，存在较大的交变应力，在机组负荷变化过程中由于施工工艺的完善，也不会产生较大的应力拉裂管子，具有广阔的应用前景。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺中水冷壁鳍片切割位置示意图；

图2是本发明防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺中坡口加工尺寸示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1和图2，本发明一较佳实施例所述的一种防止水冷壁管焊口裂纹的施工工艺，包括：

1、施工准备

1.1、焊工、钳工及焊接热处理操作人员应按照规定参加技术考核，并取得相应资格。

1.2、焊前应检查焊接材料的质量证明文件，并抽检焊接材料的外观，合格后方可使用。

1.3、施工现场做好准备，焊接设备及辅助机械符合施工工艺要求。

2、水冷壁切割位置确认

2.1、对待更换管段进行现场确认和标记，切割区域采用油漆笔划出，换管长度不小于500mm。

2.2、水冷壁旧管子进行切割时，要求使用机械方式进行切割，并将旧焊缝熔敷金属及焊接热影响区全部去除干净，切除位置至少距离焊缝边沿10mm。

2.3、鳍片切割时切割线靠近待更换管侧，并确保水冷壁与待更换管的角焊缝及热影响区全部去除干净，使保留管侧留有充足的打磨裕量，水冷壁鳍片切割位置见图1。

2.4、清除坡口两侧20mm的油、锈、漆、垢，坡口加工尺寸应符合图2的要求。其中钝边高度为0.5-1.0mm，坡口面角度为30-35°，根部间隙为1-2mm，采用pt渗透检验对坡口、鳍片打磨部位以及对应管道外壁进行检测，不能有裂纹、坡口破损及毛刺缺陷。

3、焊前组对。

坡口准备工作完成后，进行焊接前，需对管道组对对口，对口尺寸要求应符合dl/t869-2012的要求。

4、焊接预热

4.1、坡口组对完成后，需对组对坡口进行焊前预热，水冷壁焊接预热采用履带式电加热片加热方式进行。

4.2、预热温度为：200℃(不能低于150℃)，达到预热温度后需要继续恒温1h后方可焊接。

4.3、焊接时预热加热片处于恒温状态；对口焊缝采用3层4道。焊道之间必须圆滑过渡，不许产生沟道，焊接完成后注意收弧质量，不允许产生收弧裂纹，且最后收弧位置在5点或7点，但注意不同层道之间收弧位置错开。

4.4、完成单侧对接焊口焊接后，对焊缝进行清理并及时用保温棉进行覆盖缓冷，待另一侧焊口焊接完成后，采用保温棉将焊缝整圈覆盖，立即用预热用的履带式加热片对焊缝进行后热，后热温度为300℃，达到温度后恒温0.5～1h，缓冷至室温。

5、焊后热处理

5.1、加热片紧贴水冷壁在向火面与背火面布置并固定。第5、6根管子绑扎控温热电偶，1、9两根管子绑扎测温热电偶。

5.2、热处理恒温温度为730℃±5℃，恒温1h，升温降速率不大于150℃。待温度降至100℃以下，可拆除保温冷至室温。

5.3、焊接残余应力测试采用小孔释放法进行，在孔周围引起线应变，通过测量线应变便可计算出孔壁原有的残余应力值。

6、鳍片焊接

在对接口焊接、热处理完成后，水冷壁鳍片与填块焊接采用smaw方法内、外壁焊接，填块与水冷壁管不需焊接。每隔10根管，以焊缝为基准，向上开长度为250mm应力释放槽，向下开170mm应力释放槽，并在应力释放槽端部打止裂孔。

7、焊接检验

7.1、检验项目

对接焊口：vt检验100％、pt/mt探伤100％，rt探伤100％。

鳍片焊缝：vt检验100％、mt探伤100％

7.2、检验时机

焊后热处理完成24h后进行。

7.3、焊缝宏观检验

焊接完成后，由焊工自检+专业复检的方式对焊缝进行宏观检验。

8、焊接接头无损探伤验收标准

8.1、渗透或磁粉验收标准

依据nb/t47013-2015进行磁粉/着色探伤，质量等级i级合格。

8.2、射线探伤

焊接接头外观检测合格后应按jb/t4730.3-2005进行100％rt质量等级ii级合格。

9、文件资料汇总。包括：焊接材料质量证明书、焊工证、热处理工证、焊接工艺卡、热处理曲线。

在对策实施过程中，严格执行一口一卡制度，一口一签字，整个施工过程中对外包进行全程监管，如果施工作业面较大，就需要同时安排多名骨干人员进行监管。积极做好持续改善，对施工过程中出现的鳍片和水冷壁管被误割伤等问题及时整改。在焊接过程中对焊条按照型号进行明确的标识，避免错用焊条，造成返工。如果无损检测不合格，那么还要重新切割管排进入新的一轮pdca循环，确保施工质量达到要求。

3月份对策实施后，在10月的#13炉d修期间，共对349个焊口进行拍片，未发现疑似裂纹。将#13炉73米t23水冷壁管焊口裂纹的缺陷率从2.96％降到0％，超过了预定目标。

2018年6月至2019年3月共更换水冷壁管83根，施工费按每根2400元来算，需要20万元，对策实施后消除了裂纹缺陷，就可以减少这些换管费用。同时，全年未发生机组爆管泄漏事故，完成了机组防非停的指标，增强了机组的稳定性。

在实施过程中，严格执行全过程动态跟踪和管控，班组的外包管理能力得到了有效提升，无形效益显著。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。