焊接工程技术方案

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焊接工程技术总结

从2005年3月9日锅炉第一根钢架吊装起，在华能国际、业主及北京德胜监理的指导下，在各兄弟单位的支持和帮助下，参战的广大干部职工克服了设备到货滞后，缺乏600MW机组安装相关经验等重重困难，实现 了#6机组水压试验、厂用电受电、汽轮机扣盖、锅炉点火、汽轮机冲转、并网发电、168小时满负荷试运等七大关键控制点项目均一次成功， 40036只受监焊口无一泄漏，焊口一次合格率达到99.6%（≥98％）,实现了焊接工程的质量目标，优良的焊接质量为机组今后长期安全可靠和经济地运行打下了坚实的基础。

下面就阳逻项目部在＃6机组安装过程中所进行的焊接技术管理活动进行总结。

一、工程概况 1、＃6机组特点

阳逻三期扩建工程（2×600MW）#6机组锅炉采用东方锅炉厂生产的超临界变压直流循环、单炉膛、内螺纹螺旋管圈水冷壁、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构П型锅炉。汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂生产的超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式汽轮机。汽机型号为CLN600-24.2/566/566

2、焊接工程特点

#6机组焊接施工范围为锅炉岛、汽机岛焊口焊接、烟风六道及电除尘等钢结构制作安装焊接，焊接工程具有尺寸大、作业面宽、层叠作业多、合金焊口数量多、中小径后壁管数量多，高空焊接工作量大、热处理和金属监督

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工作量大、锅炉密封工作量和难度大等特点。

本工程所涉及钢材种类与亚临界300MW机组相比，新钢种只有低合金耐热钢SA213－T23，但壁厚由于蒸汽参数提高而大大增加，例如：300MW机组主汽管A335P91厚度大部分41mm,本工程大部分为78mm，这就需要增加一次中间后热处理和射线探伤。虽然钢材种类变化不大，但合金材料比例大增，例如：水冷壁全部为低合金耐热钢（30万机组为低碳钢），T91数量多（约3200只）。这些都增加了焊接、热处理及检验的工作量，需要投入大量焊接人员才能保证工程进度，这就加大了焊接组织及质量管理的难度。

本工程焊接专业的这些特点要求我们在焊接技术管理上必须严格执行焊接技术规程规范、设计及业主要求，对焊接工艺评定、焊工培训及上岗、技术方案的制定、技术交底到现场过程管理等环节必须从细节控制，严把质量关。

二、焊接技术和质量管理 1、技术管理

①2005年底项目部焊接技术人员进入工程点，针对#6机组焊接工作的特点，相继完成工程图纸会审、焊接专业质量验评划分、焊接施工组织设计编制等工作，并于各分部分项工程开工前完成相关材料的焊接和热处理作业指导书的编制和审批工作，完成了金属监督大纲及相关作业指导书的编制及审批工作。本工程累计编制焊接作业指导书13份、热处理作业指导书3份、金属检验作业指导书9份，针对现场焊接人员具体工作，我们编写了焊接工艺卡54项，热处理工艺卡71项，并在施工前对焊接人员认真进行了技术交底和记录。

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②结合#6机组金属材料焊接特点，完成新增焊接工艺评定项目11项，其中完成了SA213-T23、T91+TP347及T91热工仪表管（Φ16×3）的焊接工艺评定工作，可以覆盖#6机组焊接工程的工艺评定共计有88项。

③为确保#6机组安装焊接工作顺利进行，公司组织焊接管理人员到江苏常熟电厂（3×600MW）参观学习，收集了大量超临界机组施工技术资料。

2、安全质量管理

为了响应业主提出的实现“达标创优、铸造精品”目标， 项目部制定了#6机组焊接工程的质量目标，主要有：受监焊口无损检测一次合格率≥98%； 焊口无泄漏，锅炉水压试验一次成功；无损检测及金属理化检验不漏检，保证检验的真实性和准确性等。对焊缝表面工艺质量进行奖惩，搞好焊条头、焊丝头、热处理保温棉及玻璃丝带等焊接工作废弃物的回收工作，对热处理、射线作业安全警示牌进行规范设置，对射线源的管理严格按照国家有关条例执行并制定了切实可行的应急预案。

按照项目部质量管理文件的要求，针对焊接施工整个过程的各控制要素，编制了焊接质量保证计划、焊接过程控制程序、焊接质量管理条例、焊接材料管理制度等文件，加强过程控制。对施工过程中产生的监理、业主工作联系单、整改通知单认真落实，及时封闭。

为保证现场焊接过程监测参数的真实性和可靠性，阳逻项目部对现场在用焊机、气瓶、烘烤箱、热处理仪、射线及超声探伤仪、硬度计等焊接及检验设备全部进行了计量，并保证其在有效期内使用。

在开工前安排阳逻工程焊接、热处理及检验人员培训和取证，保证现场焊接人员全部持证上岗。

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根据#6机组焊接专业验评划分，在施工验收方面严格执行焊接质量三验收制度。建立了焊接及金属监督质量保证体系，保证了焊接、热处理及金属监督作业按照公司质量体系文件规定的程序、有关规程规范、合同文件及监理的要求进行施工、检查和验收。本工程按验评划分要求完成焊接四级验收56项，分项工程焊接综合质量等级评定均为优良。 三、施工管理和过程控制

1、焊接人员的组织管理

600MW机组施工需要投入大量的焊接人员。本工程焊工和热处理工由热机公司焊接班统一管理，水压施工阶段钢结构焊工划入钳工班、综合班管理。

由于工程所需焊接外用工较多，除了对其资质进行严格审查外，岗前考核是检验其实际操作能力的另一手段。焊前考核以施工现场的实际工况为模拟对象，考核试样须经外观、断面检查或无损检验合格方能上岗。对初上岗焊工进行质量跟踪，达不到合格率及时进行原因分析，并相应进行工作调整。

本工程投入的主要人力资源：

①焊接工程师及焊接高级工程师各1名； ②焊接质检人员4人；

③焊接技术员4名，热处理技术员1名；

④金属检验人员共8人，其中RTⅢ 1人，RTⅡ5人，UTⅡ4人，PTⅡ4人，MTⅡ3人，ETⅡ2人，金相Ⅱ2人，光谱高级1人，光谱普通级1人，力学性能1人；

⑤热处理人员5人；

⑥抢水压期间高压焊工 101人（P91焊工30人，T91焊工40人，合金大管焊工48人，合金小管全氩焊工62人，合金小管氩电焊工60人，不锈钢小管焊工15人），钢结构焊工约50人。

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2、设备材料管理

阳逻工程高峰时投入IGBT逆变焊机近200台，360KW电脑温控热处理设备二套，分别布置在汽机13.7米和炉顶72米，240KW、180KW电脑温控热处理各一套，分别布置在锅炉组合场及煤仓间顶，烘箱共三台，未配备恒温箱，最大烘烤量400Kg/h,现场“三气”未采用管道集中供气的方式，由施工电梯将气瓶运至工作面气笼使用，高峰时每天瓶装气消耗达到350瓶左右。

本工程投入的主要金属检验设备有：铱192、硒75γ源各一颗，定向3005、2505射线机各2台，超声波探伤仪各2台，硬度计2台，测厚仪2台，光谱仪2台，磁粉探伤仪2台，本工程表面探伤主要采用着色探伤方式。项目部设专人管理机具，建立了维修和使用台帐，严格执行公司的计量管理制度。

焊接材料管理是影响焊接质量的关键因素，我们从焊材的选型、进货、验收、保管、烘烤、发放、回收等建立了完善的管理制度，由专人负责。所有焊材的使用均有可追溯性证据，有效地避免了错发、误用焊材等质量事故的发生。

3、过程控制

焊接接头做为一种特殊的施工产品，它的外观、内在质量和使用性能直接关系到机组的使用性能和使用寿命。我们按照全面质量管理的方法，着重对可能影响焊接接头质量的人、机、料、法、环等五个关键要素进行了控制，现场从焊前准备、现场焊接及焊后检验三方面。

在施工过程中，质检人员加强现场巡视和旁站监督，及时纠正、制止不符合作业指导书要求的焊接施工。如坡口打磨不规范、预热不规范、焊缝表面成型不佳、焊缝咬边超标、焊缝表面低于母材、焊渣清理不干净、使用保温

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筒不规范等习惯性违章。及时解决施工中出现的疑难问题，如焊接位置困难，充氩工艺、水冷壁排管消磁、异种钢焊接、焊接变形的控制等。特别对于P91焊接，我们对施焊过程进行了全程跟踪监督，控制焊接线能量，监控热处理工艺质量，确保了焊接质量。

在焊接工艺及其参数的选择上，我们严格以焊接工艺评定报告为依据，严格执行焊接规程规范。由于现场作业大部分为露天、高空施工，我们在保证焊接人员人身安全的同时，保证施工环境满足焊接作业对防风、防雨、防潮的要求，同时在工序交接上，各工种保持了良好的沟通，为焊接工程创造了良好的外部环境。

四、#6机组焊接工程主要业绩和需要改进的地方 1、焊接工程完成情况

＃6机组累计完成焊口46427只，一次合格率为99.6％，地面组合焊口为9140只，安装焊口37287只，其中锅炉受监焊口为40036只。另外，凝汽器完成不锈钢管板焊口83792只，电气铝母线完成搭接焊缝111道，热工仪表管完成焊口1172只。在水压期间，2006年6月完成焊口13770只，创造了我公司单台机组单月完成焊口的最高记录。

①锅炉本体焊口共计41266只，其中射线探伤焊口26066只，超声探伤焊口14903只，共发现不合格焊口172只，一次合格率为99.6％。

②汽机中低压及四大管道焊口共计5161，其中射线探伤焊口594只，超声探伤焊口827只，一次合格率为100％。

③累计完成热处理焊口7151只，记录完整、真实。

④光谱累计完成418846点；硬度检查焊口2312只，检查21768点；金相检验116根；渗透检查84019处，累计完成中间射线探伤焊口110只，质量评定均为优良。

2、P91焊接

P91是21世纪初期开始在我国火电厂广泛使用的一种能够提高大型火电

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机组效率、可大幅减低主汽管壁厚（相比10CrMo910）的新型电站锅炉用低碳马氏体热强钢，目前在USC机组已发展到P92，本工程主蒸汽管道、再热蒸汽热段管道、高过、高再出口、屏过出口联箱及其手孔等超临界或高温部件都采用P91材料，最大壁厚为高过出口联箱Ф609.6×108mm，P91焊口共计300多个。公司于2002年底完成工艺评定工作，通过四台300MW亚临界机组的工程实践，我公司已完全掌握了P/T91焊接工艺及热处理工艺，焊接质量稳定，本工程P91焊接一次合格率为100％。我们进行全过程监控，通过严格控制层间温度来保证小的焊接线能量，根据焊件结构形式特点采用相适宜的充氩工艺，严格执行根部射线探伤的要求，热处理后硬度检查结果均符合规程规范要求。

3、焊接变形的控制

#6机组存在大量的钢结构焊接（烟风六道、过轨吊导轨、大板梁、电除尘组合等）、大尺寸受热面密封焊接、炉顶密封焊接以及汽轮机低压缸喉部连接等工作，这些焊接工作的难点就是要控制变形在许可的范围内，选择合理的焊接顺序、工艺成为控制变形的关键。下面主要介绍我们对受热面密封焊接和汽机喉部连接变形的控制方法。

① 包墙、水冷壁管排密封焊接变形的控制

相比300MW机组，本工程密封焊缝均为合金焊缝，其中螺旋水冷壁焊接脚手架和管排平行，对钢结构焊工等级要求高。为了加快汽水的流动性，600MW水冷壁及包墙管径相比300MW都有较大幅度的降低，例如：水冷壁垂直段管径为Ф31.8×9，300MW为Ф60.3×7.5，管排又长；中隔墙管径为Ф38.1×9，300MW为Ф51×7，管排没有钢性梁加固，这种结构形式容易在密封焊接过程

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中发生波浪变形和拱形变形。

受热面密封焊接要先保证联箱、管排焊接的对口要求，鳍片在割口、对口焊接后间隙发生了很大变化，加之管排密封要求双面满焊，势必造成管排在密封焊接过程中产生较大的热应力及残余应力，极易发生焊接变形。

我们采取的主要措施是；a、对密封焊接人员进行防治焊接变形的理论技术培训，技术交底落实到每一人，同时加强过程监督，严格奖惩制度；b、严格按焊接工艺要求进行焊前清理，彻底清除鳍片割口附近的氧化铁锈、水、油污，对间隙大的位置按要求填塞厂供扁钢及原条，并保证平整；适当调节管排鳍片割口后的相对位置，使其保持水平位置再进行焊接；C、要求密封焊接采用小规范焊接，尽量选用Φ3.2的焊条，在保证焊接接头强度的前提下，要求焊工减小焊条摆动的宽度，减小焊缝余高；d、局部密封焊先进行鳍片中间矩形小铁板的焊接，长的焊缝采用分段跳焊法，鳍片割口两端点做为应力的释放点，当所有焊缝完成后再进行施焊，仰焊位置焊接以相同方法进行；e、为了防止管排两头的拱性变形，必要时可将钢性梁压在管排上控制变形。

通过以上方法的实施，受热面密封焊接变形得到了很好的控制，保证了管排的平整度及安装尺寸，得到了业主、监理的一致好评，也成为#6机组焊接工程的一大亮点。 ②汽轮机喉部连接

凝汽器和低压缸排汽室喉部的焊接对汽轮机的找正工作和负荷分配有较大的影响，如果焊接工艺不当，会引起低压缸外壳垂直位移的不均，使其下缸体台面水平度受到影响，进而使汽轮机的找正工作复杂化。所以，必须采取有效的焊接措施，在保证质量的同时，将焊接变形控制在允许的范围内,要

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求低压缸台板水平和垂直变形＜0.1mm。

为了满足技术要求，通过对现场各种因素的分析，我们制定了较为科学合理的技术方案，为了防止变形和应力集中，我们对整条焊缝按400mm的长度进行分段并编号,并在现场对分段焊缝编号和方向进行明显的标示，方便焊工操作和统一指挥。采用分段退焊法,由8名焊工在两缸同时焊接，并规定了焊接电流和焊接速度以及消除应力的方法。

焊工必须听从现场指挥，严格按照分段焊接，这是喉部连接焊接变形控制的关键。我们在焊接过程中设两人监视,当变形出现异常时,及时停止焊接,等待恢复到允许范围内时在指挥人员的安排下继续施焊。

经过全体近30小时的努力，低压缸台板在焊后进行变形检测：水平方向为零,垂直方向在0.06mm以内。

4、热工仪表管焊接

本工程热工仪表管高温高压段采用了T91材料，而部分就地阀门材料为奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti，不可避免地存在异种钢焊接的问题。由于这两种钢力学性能差异很大，焊接性差异也比较大，虽然我公司已经完成了该项异种钢工艺评定，但现场操作非常困难，热处理要求760℃，而进口阀门阀芯耐温不能超过700℃，阀芯又不能抽出，摆在我们面前的难题是焊接必须兼顾阀门的使用性能和焊接要求。

项目部焊接技术人员经过仔细分析和研究，想出了使用过渡段管子焊接的改进办法，用同规格200mm左右不锈钢过渡管与阀门焊接后再同T91管段对接，由于不锈钢同种材料之间焊接不用预热和热处理，保证了阀门的使用性能，过渡段与T91直管对接可以满足热处理工艺的要求，保证了焊接接头

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的性能。这个方案向业主、监理报审后得到了批准，在工程实践中效果良好。

5、铝母线焊接

在#6机组铝母线焊接过程中，我们投入了两名焊工，采用了Fronius TPS系列MIG/MAG全数字化焊机,改焊机能快速对焊接过程的任何变化做出反应.其控制精确、可靠，解决了焊铝起弧难熔合,收弧易形成弧坑的难题，确保了理想的焊接效果。由于焊工操作非常熟练，焊接过程飞溅小,焊缝成型美观，保证了铝母线高质量的焊接。

6、需进一步改进的地方

①新工艺、新技术推广不够。如CO2气体保护焊在六道制作中应用，将会极大地改善提高工作效率和焊接质量。氩弧焊焊枪应该普及，这也是P/T91焊接的需要，可以提高根部焊接质量，较少夹钨、弧坑未填满等缺陷，也可以提高表面焊缝成型质量。

②焊条烘烤室面积过小，设备不足。增大烘烤室的面积，至少应配备一台恒温箱，便于焊条的烘烤和转存，以保证烘烤质量和满足焊条的使用要求。烘烤室还应加强焊材的回收管理，这是降低材料成本的有效途径。

③只设置一个焊接班不能有效地管理焊工。可以按炉本体、机本体分成两个焊接班，人员可以相互调配，增加现场质检人员既可以有效地控制焊接质量，又可以监督焊工的工效，使人力资源发挥最大效益。

④施工高峰时存在无损检验滞后的问题。我们应该加强焊接专业同其他专业之间的沟通和协调，完善工序交接制度，金属监督人员应合理利用工程间歇，如可利用中午或下午吃饭的时间进行作业，保证检验和施工同步，更好地发挥焊后检验对焊接质量的反馈控制。

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⑤凝汽器焊接应尽可能采用自动焊方式。由于管板焊机使用成本过高，#5、#6机组基本上都采用手工氩弧焊完成，虽然焊后严密性检查漏点很少，但焊缝外观质量很难达到规范要求。

2006年12月12日12时，由湖北省电力建设第二工程公司安装的华能阳逻电厂三期扩建工程#6机组一次顺利通过了168小时满负荷试运，比合同工期提前55天,这也是我公司移交的第一台600MW超临界机组。

虽然阳逻电厂#6机组已圆满移交生产，我公司的焊接实力在安装过程中得到了进一步地提升，但前面的路还很长，我们要开始为安装超超临界机组和核电厂做好技术及人员准备，我们将满怀信心和斗志迎接新的挑战！

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