浅谈1000MW机组锅炉水冷壁组件焊接变形控制

　　[摘要]平顶山鲁阳电厂一期2×1000MW 机组工程为河南省的首台单机容量百万千瓦机组工程，#2机组由河南第一火电建设公司承建，于2008年12月钢架吊装安装开工，承建公司给予了高度的重视，成为是塑公司形象的跨越工程，而要想干成精品工程，就必须全面消除质量缺陷，优良的外观工艺是确保内在质量的前提，施工中要全面消除质量通病。
　　由于本工程锅炉炉膛截面尺寸较大（炉膛宽33m），划分的水冷壁组件几何尺寸较大，增加了该部分（水冷壁和包墙）组件焊接时防变形的难度，因此，控制组件焊接变形，就成了我们工作的重点。本文在总结类似600MW机组锅炉工程基础上，对产生组件焊接变形的原因进行了客观的分析，制定出防止水冷壁组件焊接变形的有效措施，并在本工程有效的实施，达到了防止组件焊接变形的效果。
　　[关键词]锅炉水冷壁组件；变形；控制
　　1概述：
　　平顶山鲁阳电厂位于平顶山市所辖的鲁山县辛集乡北部,由中国电力投资集团公司投资筹建，规划容量为4×1000MW超超临界燃煤机组，本期工程建设2×1000MW超超临界燃煤机组，并留有再扩建场地。其中#2机组主体工程由河南第一火电建设公司安装施工，于2009年12月安装开工，计划于2010年6月份试运移交。
　　本工程三大主机分别是：
　　锅炉：东方锅炉(集团)股份有限公司设计制造
　　型号：DG3000/26.15-Ⅱ1型
　　型式：超超临界参数、变压直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天岛式布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、对冲燃烧方式，Π型锅炉。
　　汽轮机：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计制造
　　型号：CCLN1000-25/600/600型
　　型式：超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机
　　发电机：哈尔滨电机厂有限责任公司
　　型号：QFSN-1000-2型
　　锅炉炉膛宽33m,从前水冷壁到后包墙深35.675m，包墙过热器管子规格φ38.1×6.5，鳍片规格6.4×12.7、6.4×31.7、6.4×13、6.4×76.2、6.4×8；水冷壁管子规格φ38.1×7.5，鳍片规格6.4×12.7；组件宽度平均为12m;上下管屏对口后，在对口部位加密封条施焊。
　　为了减少高空作业，我们根据吊车力能，在地面将水冷壁和包墙管屏组合成组件，划分为29个组件，每个组件都需要在地面组合、焊口、鳍片密封焊接完成，质量验收合格后吊装，而组件焊接密封时容易产生热应力导致组件变形严重，吊装前就要进行必要的校正，花费一定的时间和费用，因此，控制组件焊接变形，就成了我们工作的重点。
　　2现状：
　　验标要求：组件平整度不大于5mm
　　现状：以往工程由于抢工期，忽视对水冷壁组件焊接变形的控制，导致组件焊后变形严重，远远超出5mm，，需要对组件校正后才能吊装。
　　
　　3 原因：
　　对组件的组合流程进行全过程的监测,结合和焊接班工人师傅的讨论,组件的变形主要发生在焊接密封条时间里，分析总结出引起变形的原因有；
　　1）焊接人员责任心不强，未按焊接工艺卡要求施焊，焊接电流过大，容易引起焊接变形。
　　2）焊接人员焊接水平不高，造成焊缝成型不良，也容易引起焊接变形。
　　3）对口时存在折口、错口现象，管排变形自然导致组件变形。
　　4）受热面组件管排鳍片的钢板均在δ=6-8mm，钢板厚度薄，组件宽度在10-50m之间，鳍片加的不够均匀，存在弯折，焊接时容易引起变形。
　　5）组件上同时大面积密封施焊，引起焊接热变形。
　　6）焊接过程中未采取防变形措施，引起组件焊接变形严重。
　　7）组合过程中施工顺序不规范，焊接顺序不合理也容易引起焊接变形。
　　4措施
　　针对以上原因，逐条制定出有针对性的解决措施，防止组件变形超标，即最大变形量控制在5mm以内。
　　1）强化质量意识教育，提高“一次做好”认识。
　　重新进行一次技术交底，熟练掌握焊接工艺卡的技术要求，焊条摆动要均匀、速度适中，使熔池的冷却速度减慢，焊接过程中监视焊接焊接电流在110A左右，否则停止焊接或更换焊接位置，避免焊接热应力集中引起组件变形。
　　
　　（意识教育）
　　2）验证焊工资格，全部持证施焊。
　　查对所有施焊人员的焊工证，要求施焊项目与证件相对应，且在有效期内，同时进行现场模拟练习考试，合格后方可在组合件上施焊，否则重新培训考试或更换焊工。
　　3）提高对口质量、消除焊口的影响。
　　在管屏对口时，先点固焊，根据管子焊接时的焊接应力向下特点，可让管子对口处稍微向上偏折，然后复查对口错口和折口，保证管子焊接后平整均匀。
　　
　　4）进行适度修割、加装鳍片均匀。
　　管子对口焊接完毕，进行加密封鳍片工作，光管间隙均匀，便于鳍片加装均匀，焊口受焊缝的影响，间隙存在凸凹现象，则需要对鳍片进行适度的切割修整，确保鳍片与管子外壁间隙均匀（焊缝宽度一致）。
　　5）合理调整焊接速度、防止局部高温变形。
　　焊接时，禁止一次大面积把密封焊完，要留下焊缝冷却的时间，可以采用焊工分班施焊制度，待焊缝冷却后再接着施焊，降低组件（焊逢）温度，防止变形。
　　6）采取有效措施、限制焊接变形。
　　受热面组件焊口完毕，在上下密封焊接前对组件焊接区域进行加固措施，防止焊接时组件上下变形；
　　①先在联箱头部布置型钢支撑，保证集箱管座和管屏对口时保持平整。
　　
　　（联箱头部支撑）
　　②在焊口附近增加了一道加固梁，这样能够有效地防止管排在焊接过程中大面积受热上拱变形。
　　
　　（焊口附近加固梁）
　　③在组件下部焊口附近增加一道加固措施，这样能够有效地防止管排在焊接过程中大面积受热下塌变形。
　　
　　（组件下部加固）
　　7）采用合理顺序、消除焊接应力变形。
　　经过反复讨论和模拟实践验证，遵循合理的焊接顺序如下：
　　
　　
　　
　　
　　焊接顺序示意图
　　第一步：首先焊接所有编号为1的焊缝；数字1表示第一次焊接焊缝；
　　第二步：接着焊接余下编号为2的焊缝，数字2表示第二次焊接焊缝；
　　第三步：接着焊接余下编号为3的焊缝，数字3表示第三次焊接焊缝；
　　第四步：焊接完成背面焊缝的焊接；
　　第五步：上述四步焊完后，留下的正好是所有8的倍数的焊缝（编号为8和16）。，则此时可以完成该部分焊缝的焊接。
　　焊接时严格执行上述步骤，避免众多焊工聚集施焊，严格监管，及时发现问题并作出相应调整。
　　5效果
　　经过以上几方面的控制措施，我们基本控制住了组件的焊接变形，组合后的组件变形量不但小于5mm，且工艺优良、外观美观，达到了工地、项目部及公司规定的质量标准，收到了预期的效果，为创建精品工程，打下了坚实的基础。