火電廠集箱管座角焊縫裂紋原位修復(fù)的工藝改進(jìn)

引言

霍林河坑口電廠為2×600Mw機(jī)組,鍋爐為亞臨界壓力、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐,采用平衡通風(fēng)、直流式燃燒器四角布置切圓燃燒方式。集箱由筒身、連接管三通、端蓋、集箱管座、手孔等組成,可提高鍋筒的安全性能。由于集箱結(jié)構(gòu)特性,集箱筒體呈多規(guī)則管孔密集排列,與接管座角焊連接。

1背景概況

鍋爐受熱面集箱角焊縫發(fā)生裂紋:集箱制造期間焊接完畢后不能及時(shí)進(jìn)行整體熱處理產(chǎn)生熱裂紋:停機(jī)后鍋爐速冷,金屬材料降溫速率過(guò)快,造成集箱劇烈晃動(dòng),焊接束縛的管束產(chǎn)生非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,多次作用在集箱角焊縫上造成集箱角焊縫失載。集箱上的接管座形狀復(fù)雜,加熱時(shí)不易保持溫度均勻,用常規(guī)熱處理手段難以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的熱處理。

本文針對(duì)焊接的特點(diǎn),特制不同形狀和功率的遠(yuǎn)紅外加熱器,對(duì)整個(gè)焊縫區(qū)域和不同壁厚的集箱筒體和集箱管座及角焊縫實(shí)行分布加熱,監(jiān)控加熱區(qū)域溫度分布狀況,實(shí)現(xiàn)了對(duì)集箱角焊縫裂紋原位修復(fù)的工藝要求。

2實(shí)驗(yàn)方案

2.1焊接材料的選用

異種鋼焊接接頭的焊接材料采用低配原則,即不同強(qiáng)度鋼材之間的焊接,其焊接材料選適于低強(qiáng)度側(cè)鋼材。以sA335-P22(集箱母材）與P91(接管座母材）異種鋼焊接為例,應(yīng)選擇ER40合金焊絲打底,合金焊條E6015-B3相當(dāng)于AwsE9015-B3,它是低氫鈉藥皮的含Cr2.5%-Mo1%的珠光體耐熱鋼焊條,采用直流反接,可全位置焊接,焊接工藝良好。焊前焊件需預(yù)熱至200～300℃。

2.2焊接工藝基本要求

焊前焊件清除油、水、銹等雜質(zhì):焊前預(yù)熱到250℃,1h后焊接:氣體保護(hù)焊接時(shí)風(fēng)速小于2m/s:焊接前焊條需經(jīng)350℃烘焙1h,隨烘隨用保持短電弧,使用后退前進(jìn)法焊接,避免起弧處產(chǎn)生氣孔。一條焊道盡可能一次焊完不間斷,受熱面排管焊接接頭在焊接熱處理中若加熱中斷,允許以環(huán)冷方式冷卻至室溫,并在24h內(nèi)進(jìn)行后熱處理。其余焊接接頭若加熱中斷,應(yīng)啟動(dòng)備用電源,完成后熱過(guò)程,緩冷至室溫。

2.3熱處理設(shè)備及材料

DwK-A-288電腦溫控儀一臺(tái),六路輸出:sCD繩式遠(yuǎn)紅外加熱器兩套,規(guī)格為18.5m、20kw、220V:工裝繩式遠(yuǎn)紅外加熱器兩套,規(guī)格為4.625m、2.5kw、55V:EU-2鎧裝熱電偶若干,長(zhǎng)1000mm,外徑5mm:硅酸鋁耐火纖維毯若干。集箱筒體sA335-P22(6508×85mm）,集箱管座P91(658×9mm）。

3熱處理過(guò)程

3.1測(cè)溫點(diǎn)選取

考慮管座結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在加熱區(qū)內(nèi),從焊縫中心算起,兩側(cè)每間隔75mm選一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn),布置8個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)(圖1）。將熱電偶分別在各測(cè)溫點(diǎn)布置好,熱電偶的端部冷熱端用點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)牢,并用鐵絲將熱電偶的尾部綁扎在管徑上。

3.2加熱器布置方式

用2.5kw、4.625m繩式加熱器自下而上纏繞在集箱管座上,將20kw、18.5m繩式加熱器以角焊縫為中心向外纏繞,覆蓋在管座接頭的集箱筒身上,需保持角焊縫覆蓋良好,圈與圈之間緊密相接(圖2）。在集箱管座上繞10圈繩式加熱器,集箱筒身上繞13圈繩式加熱器。用厚3mm、寬20mm相應(yīng)長(zhǎng)度的扁鐵制作專用夾具,沿接頭的曲面形式用六根扁鐵制作成不同形狀的夾頭,壓緊已纏繞好的加熱器,兩頭分別在集箱筒身上和集箱管座上點(diǎn)焊牢固。用硅酸鋁耐火纖維毯覆蓋其接頭。

圖2加熱器的纏繞及固定

3.3熱處理工藝設(shè)定

按照DL/T869一2012《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》有關(guān)規(guī)定,制定熱處理工藝:升溫速度為75℃/h、加熱至750℃,保溫時(shí)間為1h,降溫速度為75℃/h、降溫至300℃以下不控制,緩冷至常溫。

按照試驗(yàn)要求分別在A、B、C、D、E、F、G、H溫度布點(diǎn)處進(jìn)行測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)采集,表1截取了部分采集數(shù)據(jù)。試驗(yàn)過(guò)程能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程,保證熱處理工藝的準(zhǔn)確性。

4結(jié)果檢查及工藝評(píng)定

4.1結(jié)果檢查

DL/T869一2012《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,焊縫硬度不應(yīng)低于母材硬度的90%,不應(yīng)高于母材布氏硬度加100。本試驗(yàn)熱處理完成后分別對(duì)上述八個(gè)布點(diǎn)進(jìn)行硬度檢查,結(jié)果顯示,焊縫及其熱影響區(qū)的硬度能達(dá)到熱處理工藝所需的要求。

4.2工藝評(píng)定

根據(jù)本試驗(yàn)工藝設(shè)定,及時(shí)完成了對(duì)集箱角焊縫的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)多規(guī)則管孔集箱角焊縫的原位修復(fù)工藝,為鍋爐快速恢復(fù)和安全運(yùn)行提供了簡(jiǎn)潔有效的措施,從而大大節(jié)省了電廠在修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的費(fèi)用,并提高了電廠生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)能。

4.3后續(xù)管理措施

1）應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)組啟停的升降溫速率:

2）當(dāng)受熱面溫度高時(shí),減溫水投入應(yīng)適量,避免受熱面設(shè)備降溫速率過(guò)快造成失載現(xiàn)象:

3）鍋爐停爐后,應(yīng)采用悶爐的方法,避免鍋爐受熱面受到強(qiáng)制冷卻,使金屬材料組織受到破壞。

5結(jié)語(yǔ)

本文采用繩式和特制加熱器進(jìn)行集箱管座接頭異形角焊縫焊后熱處理,滿足了對(duì)集箱筒身和接管座的不同壁厚選用不同加熱器功率的要求,保證了熱處理溫度的需要。采用本工藝對(duì)48個(gè)集箱管座進(jìn)行修復(fù),無(wú)需集箱整體返廠消除裂紋缺陷后再集中熱處理,經(jīng)過(guò)3年運(yùn)行未出現(xiàn)裂紋和泄漏現(xiàn)象,保證了焊接熱處理質(zhì)量。本文實(shí)現(xiàn)了對(duì)多規(guī)則管孔集箱管座接頭角焊縫裂紋原位處理,解決了現(xiàn)場(chǎng)角焊縫修復(fù)難的問(wèn)題,能保質(zhì)保量完成現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)檢修任務(wù),為電廠提高產(chǎn)能做出貢獻(xiàn)。