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电力工程锅炉焊接专业主要施工技术方案指导1T/P91钢焊接方案
1.1概述SA-213T91钢和SA-335P91钢是通过降低含碳量和微合金化、控轧和形变热处理以及控冷获得的高密度、高位错和超细化晶粒、高度纯净的马氏体热强钢,近几年在电站建设中已经得到了普遍应用由于T91和P91钢中降低了碳和杂质元素的含量,使其对冷裂纹的敏感性大为降低但焊缝和HAZ的韧性却远不如母材,这种劣化的程度随焊接线能量的增大而加剧,控制焊接线能量和促使焊缝冷却过程中马氏体完全转化是其焊接时应充分考虑并重点解决的问题根据我们多年的施工经验,焊接线能量不能超过18KJ/cmo另外,T91和P91钢为全马氏体热强钢,熔敷金属硬度很高,有一定的再热裂纹和应力腐蚀开裂的倾向,对重复加热和潮湿环境(热态金属)比较敏感在本工程中,我们将选择适合的焊接和热处理工艺,由焊接专责工程师编制详细的焊接和热处理作业指导书,施工前对管道施工人员、焊接人员、热处理人员等进行认真的技术交底并进行有针对性的模拟练习和工艺试验,确保完成T91和P91钢的焊接施工
1.2T/P91钢焊接主要工艺流程
1.3焊前准备焊前准备1)对口前,焊口每侧(15〜20)mni范围、管子内外壁的油、垢、锈、漆等清理干净,直至发出金属光泽2)焊条、焊丝放置于干燥、通风良好、温度大于5°C和相对湿度小于60%的库房内3)焊条使用前按说明书要求进行烘焙,烘焙保温温度为300°C~350°C,保温时间为2小时焊丝使用前应清除锈、垢和油污4)焊条领用时装入专用保温筒内,并在焊接过程中通电加热,随用随取5)焊接组装时应将管子固定牢固,以防止在焊接和热处理过程中受到外力冲击而产生焊接变形和附加应力6)焊口禁止用强力对口利用热膨胀法对口7)雨或台风等天气环境下采取有效的防风和挡雨措施8)定位焊缝由经合格的焊工进行焊接定位焊缝时,使用与正式焊接相同的焊条和焊接工艺进行焊接起弧或收孤处应采用修磨进行加工使之可以满意地熔入最终焊缝,凡开裂的定位焊缝彻底清除9)焊口内部充气保护采用石棉布封堵装置o在对口时将封堵装置放置在两侧管道内,使之与管道内壁完全塞紧热处理前准备工作1)对设备、材料进行预检和清点,使其符合施工需要2)远红外热处理机开机前进行检查3)检查热处理输出电源线,补偿导线回路接线正常电源线表面无破损铜质接头牢固无松动4)检查远红外加热器,加热器陶瓷块和加热丝没有断裂或裸露加热器铜质接头牢固无松动5)检查每个电源输出通道,可控硅和保险丝完整完好,并备有备品6)在正式使用前对热处理机进行试机电流表、电压表、记录仪、显示器、控制板、散热电风扇工作正常排除故障后再次试机,确认正常后才可以正式使用7)电磁感应热处理机开机前进行检查感应柔性线圈无破损;冷却水箱内冷却液足够;电磁感应热处理机主机与数字记录仪之间的数据线连接正确;电磁感应电源输出线与电磁感应加热线圈连接正确;在正式使用前应对热处理机进行试机数字仪表、显示器、控制板、散热电风扇工作正常排除故障后再次试机,确认正常后才可以正式使用
1.4坡口修整和对口、点固应使用机械方法修整坡口,点固焊时,所用焊接材料、焊接工艺、焊工和预热温度等与正式施焊时相同,应满足下列要求:对口时采用夹模和塞块来固定焊口塞块点固时,宜采用将“定位块”点固在坡口内,其材质宜采用与母材同材质的P91钢如果选用含碳量小于
0.25%的钢材作为塞块(如Q235或16Mn钢等),应在塞块与SA335-P91母材坡口接触的一面用用Chromo9V焊条进行堆焊,堆焊层不得少于3层,厚度不得<6mmob.定位焊的母材预热温度应在焊接处全方位上25mm范围内不低于规定的最低温度;当去除临时点固物时,不应损伤母材,并将其残留焊疤清除干净,打磨修整要求预热的焊口在点固时也应该预热(200〜250°C)一般采用火焰进行加热例如ID368X91IM管子布置四块塞块,ID749X38nmi管子布置八块塞块,塞块按圆周对称布置,塞块按圆周均分布置塞块布置见下图注意不得在管子表面引燃电弧并防止电弧打伤管子表面,若发现弧斑后应仔细去除并着色检查,去除疤痕后,壁厚不能满足设计要求的按焊接工艺进行补焊、热处理;然后进行表面着色探伤检查管子母材和焊缝上的光谱分析形成的孤斑应仔细打磨并进行表面着色探伤检查
1.5正式施焊氯孤焊接打底作业1)GTAW预热温度为100°C〜150°C2)焊工在氯弧焊打底前用红外线测温计或100°C测温笔检验坡口温度是否大于100°Co坡口温度大于100°C时才可以进行氯孤焊打底3)焊口的焊缝根部氯弧焊打底前,背面保护气体流量应控制在15~25L/min在氯孤焊枪的氧气流量应保持在8~15L/mino4)打底焊缝每层厚度应为W
3.0mmo5)在筑弧焊打底过程中,随时调节充筑流量,氧弧焊打底施焊临近结束时,即筑弧焊封口时,由于气室内氧气均从此口冲出,因此,应减小充氯叙气流量,具体流量在实际施工中进行调节6)筑弧焊熄弧后,应适当延时(5~15)s熄气,保护尚未冷却的钙极及溶池,降低焊缝表面氧化程度7)SA335-P91焊口的焊缝根部氯孤焊打底完成后,根据焊接工艺评定要求,必须采用筑弧焊再填充一层8)第一层氯弧焊打底宜采用内加丝焊法进行,为防止根层氧化,打底层和第二层采用GTAW焊接法其余各层的焊接为SMAW焊接法,*
2.5焊条焊接第二层,其余焊缝采用4)
3.2焊条(
4.0焊条用于2G、6G盖面层)9)采用铝极氧弧焊打底的根层焊缝检查后,应及时进行次层焊缝的焊接,以防止产生裂纹.电弧焊焊接作业1)SMAW预热温度为200-250°C2)在电焊条施焊过程中,焊口层间温度控制在200-250°Co3)每根焊条接头焊接前,在起弧点前方30mm处用红外线测温计或200笆和250°C测温笔测量层间温度为保证管道内壁清洁和根部焊缝质量,焊口内壁须充氧气或混合气体保护,焊口背面充气保护在两层氯弧焊和第一层电弧焊焊接完成后再停止充氯多层多道焊缝焊接时,应逐层进行检查,经自检合格后,方可焊接次层每个焊口连续完成各道工序,一次完成焊接5G位置的焊接采用宽摆快速薄层多道焊接,每层焊缝增高不得大于
2.5mm摆动幅度应控制在W20mm范围内2G位置的焊接采用多层多道焊接,焊速应控制在AlZOmm/min6G位置的焊接采用多层多道焊接,焊速应控制在>150mni/niin每层的增高不得大于
2.5mm焊条电弧焊焊接时第一层为单道焊,第二层为一层二道焊,其余各层均为一层多道焊接每个焊口在焊接时焊接质检员要进行旁站监督检查,检查的内容主要为对口间隙、预热温度、层间温度、焊接电流、焊接速度、每层焊道的厚度检查内容有书面记录,每个焊口旁站监督时间不少于2小时为减少焊接变形和接头缺陷,直径大于194颇的管子对接焊口宜采取二人对称焊施焊中,应特别注意接头和收孤的质量,收弧时应将熔池填满,多层多道焊的接头应错开注意层间清理,焊接中应将每层焊道接头错开10~15mm同时注意尽量焊得平滑,便于清渣和避免出现“死角”每层道焊缝焊接完毕后,用磨光机或钢丝刷等将焊渣、飞溅等杂物清理干净尤其应注意中间接头和坡口边缘,经自检合格后方可焊接次层焊口焊完后,应进行清理并自检,填写自检单逐日交于工地质量员复检合格后,委托热处理和金属试验室进行无损探伤,并作好记录焊接接头有超过标准的缺陷时,可采取挖补方式返工但同一位置上的挖补次数不超过二次,并应遵守下列规定
①彻底清除缺陷,方法为机械清除,严禁火焰吹割
②焊口在完成缺陷清除后应对打磨位置做渗透检验,确认无表面裂纹、气孔
③补焊时按照工艺要求进行,需进行热处理的焊接接头,返工后应重做热处理不得对焊接接头进行加热校正当施工现场由于停电或其它原因而引起长时间焊接中断采取应急措施
①现场未断电但焊接被迫中断时,用保温棉覆盖未完成的焊缝,使其缓慢冷却到80°C~100°C等温
1.5-2小时,待焊缝金属完成马氏体转变再升温到300°C~350°C保温2小时进后热处理,然后降到降温到200°C〜250°C恒温,直到恢复焊接
②现场断电引起的焊接中断时,用保温棉覆盖未完成的焊缝,使其缓慢冷却如果恢复供电时焊缝温度不低于150°C则将焊缝预热温度升到200°C~250°C即可重新开始焊接;如果恢复供电时焊缝冷却到150°C以下,在恢复焊接前先对焊缝做渗透检验,确认无表面裂纹,然后再预热恢复焊接焊后热处理、相关焊接工艺及检验严格按国家、华能国际电力股份有限公司和原电力部制定的行业标准执行C.热处理作业P91钢焊后在温度降至100-150笆之间时,恒温一定时间,使奥氏体完全充分转化为马氏体后,再进行焊口热处理回火热处理恒温温度为760°C±10°C恒温时间4ho升降温速率不大于150°C/h降温至300°C时,可不进行控制冷却至室温T91钢管直径小、散热快,焊后在200-250°C之间保温缓冷后,再降温至100-150°C恒温一定时间后进行热处理T91钢热处理恒温温度为760°C±10°C恒温时间为lh升降温速率不大于150°C/h降温至300°C时,可不进行控制冷却至室温预热、热处理和层间温度参数对接头的韧性有很大影响,必须加强检查和控制热处理结束后及时按《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004和《T91/P91钢焊接工艺导则》进行焊接接头硬度检查焊接过程和焊后热处理温度曲线时间h注P91钢焊口焊后无法及时进行热处理时,在焊后及时做350C、恒温2h消氢处理为防止在焊接和热处理过程中出现突发性停电事故,应制定有针对性的施工方案我方有成熟的工艺可以满足耍求T91和P91钢焊接工艺要求严格,现场施工时从对口质量、防风、充氯保护、焊接线能量、层间温度、热处理参数以及无损探伤全过程设专人监督不合格焊缝按原焊接和热处理工艺进行挖补和返修,返修次数不得超过两次P91钢焊缝缺陷距焊缝根部小于10mm时应进行管内壁充氯保护;由于T91和P91钢焊接接头返修、挖补工艺要求非常严格而且困难很大,因此必须加强焊接过程管理并选派高水平的焊工,争取无损检验一次合格率达到100%2高压管道的焊接方案高压管道焊接必须编制相应的施工作业文件为保证这部分管道的焊接质量,必须从严要求对口质量,错口值更要满足规范要求同时预热温度必须保证,层间温度控制要满足有关规程、钢号、焊材标准要求,必要时做层间温度的电孤自保持试验,对层间温度不符合要求的应采取强制伴热措施,焊接层数、焊道数应符合工艺评定或规程要求,管子上的卡块以及管座的焊接要按主管道考虑预热、热处理,此外对焊工、热处理工交底必须明确因故中断停焊时的应急处理办法和继续焊接的条件和要求,此条在施工作业文件中必须明确规定A335P91钢焊接时为防止根部氧化,氯弧焊封底及焊条填充第一层焊道时,应在管口内壁充氯保护,A335P91钢焊接的具体焊接施工措施见本标书特殊材料焊接工艺措施(T/P91钢焊接工艺措施)o对于锅炉大、中径管的焊接,从焊口点固开始止热处理结束之前,一般不能进行下道口的焊接,避免因应力过大使焊缝产生裂纹高压管道的焊口特别是冷拉口在焊接、热处理工作结束之前,不得卸载高压管道若有异种钢焊口时,应单独编制作业文件三通和管座应单独编制焊接施工工艺,并按标准要求进行无损探伤水压和酸洗等临时性堵板在焊接施工前应编制单独的焊接施工方案并进行强度校核汽机高压管道的支吊架的焊接质量直接关系到机组的安全运行,必须加强焊接过程和焊后的检查和检验,保证其焊脚尺寸必须符合设计要求3锅炉受热面管子焊接方案受热面部件主要包括省煤器管、水冷壁管、顶棚管、包墙管、低温再热器、高温再热器、屏式过热器、末级过热器等管道规格、材质复杂由于受热面管子规格多,材质种类多,受热面管子焊接施工作业中要特别注意明确各段焊口材质和规格,要防止错用焊条(焊丝)壁厚W7niin管子采用全氯孤焊接,壁厚>7mm管子采用氯弧焊封底电焊盖面工艺焊接时管子沿长度方向有材质变化时,管子规格也有可能变化;在施工作业文件中要重点要求管子内壁平齐的重要性,错口值应设法修整至规程允许范围密排管子因管口相互位置太近,要合理选择焊接顺序,选择有经验的焊工,上岗前进行模拟练习小直径管对口时容易折口和错口,焊工要检查好对口质量,保证氮弧焊的根层透度,膜式管排应二人对称焊,互相监督检查对方根层透度情况,注意相互间死角位置的接头质量密排小直径管焊接无损检验必须及时跟上施工进度,防止出现焊缝批量返修T91钢管子焊接时应在管子内壁充氯保护,用水溶纸和高温胶带封堵4中、低压管道焊接方案中、低压管道规格复杂,材质以碳钢管为最多,还有少量不锈钢管为提高和保证中低压管道的焊接质量,本标段所有这些管道焊口均采用筑弧焊或叙弧焊封底电焊盖面工艺中、低压管道椭圆度大、壁厚不均匀,特别是弯头对口时内壁更易错口必须按要求修整至规范要求内,对于薄壁管必须从严要求对口质量,错口值更要满足规范要求焊接时,不允许单层焊,必须至少焊二层,并且要使接头错开,并注意接头熔合质量在施工作业文件的编制中要特别强调管道坡口的标准和坡口的打磨,控制对口尺寸以及三通和插座的焊接工艺,严格保证无损探伤比例5锅炉本体密封焊接方案锅炉本体密封包括炉墙四角、炉墙上下体吊装缝、折焰角、包墙、顶棚管的密封,包墙过热器、再热器、过热器、省煤器等的穿墙管处的密封等对较复杂的炉顶密封等部位应该统计工作量统一规划,对焊工分片包干,工作量和质量落实到个人,做好施工记录,还应有过程监督检查措施在施工作业文件中应交待清楚锅炉密封的重要性,锅炉密封关系到锅炉漏热、热效率和锅炉的清洁特别是顶棚及穿墙处焊位困难,并且涉及的焊件材质种类多,隐蔽焊缝多,焊条种类、规格要选择合理,密封件与部件必须压紧,才可焊接,鳍片密封不得无间隙焊接,以上这些在施工作业文件中均要明确管屏密封焊接时,应特别注意电弧打伤管子,尤其是穿墙处密封时,焊后检查困难应加强过程监督和检查水冷壁和包墙鳍片密封焊接应注意施焊顺序,应先将密封填块全部点焊后,才能焊接,焊接时,不能采取一个施焊顺序,防止由于应力叠加而造成管屏变形在承压件上焊接非承压件时,焊接材料的材质应于承压件材质相同,使不同材质焊接时产生的组织应力集中在非承压件一侧,保护承压件的使用性能不被降低对隐蔽的密封焊缝施工完后,经专检、联检和业主检查并且要填写隐蔽工程记录,才可封闭,能做渗油试验的焊缝必须进行渗油试验,确保其严密性6空气预热器焊接方案本工程安装两台回转式空气预热器,其主要焊接工作量包括空气预热器转子拼装承重结构及梯子平台、空气预热器外壳安装密封,烟气、空气进口、出口管箱安装空气预热器安装焊接的重点环节是转子拼装变形量的控制,必须在允许值内空气预热器的密封质量转子拼装焊接必须严格按设计说明书的要求,编制详细的作业文件,加强过程控制,采取适当的焊接顺序,严格监测转子的变形量可采用对称焊、跳焊、分中退焊等方法空气预热器的密封焊接工作关系到空予器的严密性的好坏,这一点在作业施工交底时要特别提出,根据规程要求,能做渗油检查的,必须认真去做由于空气预热器属于转动部件,承受动载荷,所以,其承重焊接部分要加强过程检查和验收工作,保证其焊接质量7烟、风、煤、粉管道焊接方案烟、风、煤、粉管道的严密性直接影响锅炉的效率,煤粉管道的漏泄直接影响锅炉间的粉尘量、环境卫生和文明施工生产,因此施工时要给予高度重视,必须编制专门的施工作业文件烟、风、煤、粉管道施工中要注意搭接焊缝中“平位外焊、立位内焊”或“平位内焊、立位外焊”的搭接角的密封,由于内外焊时立、平焊接头无法汇交成一点,因此,此位置焊接时应将角部沿角割开,使内外平立焊缝经割开的角相交,采用击穿法焊透,保证密封的严密性烟、风、煤、粉管道组合时根据施工条件尽量采用高效MAG半自动焊接工艺,提高焊接效率,保证焊接质量煤、粉管道若使用耐磨铸钢管时,其可焊性差,在施工作业文件中要详细编制焊接工艺,保证不产生焊接裂纹,达到质量要求烟、风、煤、粉管道支吊架的焊接在施工作业文件中也要交待清楚8预热、热处理施工方案
8.1预热、热处理施工管理预热和热处理是保证焊接接头质量的重要施工程序,焊后热处理对改善焊缝应力状态和组织,提高焊接接头寿命,保证焊缝质量都有重大作用热处理施工做为特殊过程,其质量的好坏检查困难,必须编制专门的施工作业文件在施工作业文件中应有热处理条件、范围、方法、工艺以及过程的监督措施焊接工程师负责在施工开始前完成预热和热处理施工作业文件的编制、审核及技术交底,并负责热处理工持证上岗情况的审查和监督工作预热和热处理施工用材料如:加热器、热电偶、保温材料等在入库前应进行验收,并形成验收记录重点检查加热器和热电偶质量能否满足施工要求;额定功率和尺寸与实际是否一致;热电偶测温是否准确、测温范围能否满足要求对加热器和热电偶应形成出入库管理台帐,回库的加热器和热电偶应有标记和记录,并与新加热器和热电偶分开存放T91和P91钢等对热处理施工工艺要求高的焊口热处理时使用新品分批次购进的热电偶应有不同的标记并记录其校验时间在接到预热和热处理施工委托单后,由焊接工程师签发预热和热处理施工任务单,由施工人员按任务单提供的工艺进行施工,并按要求填写预热和热处理施工包口记录和热处理温控柜监视记录;焊接工程师随时监督和检查任务单的执行情况,发现问题及时纠正预热和热处理必须由微机自动控制其工艺过程,并有自动记录曲线,为保证热处理过程不受干扰,热处理设备应布置独立电源施工前应对热处理人员进行培训,内容应预包括设备使用、维护、热处理施工程序、异常情况的处理必须形成热处理包口到焊缝硬度检查全过程施工记录,保证作为特殊过程的热处理工作的施工过程可追溯施工前应编制热或热处理过程中断(断电等)的补救措施热处理后合格后及时下达《热处理完工通知单》确保下道工序的及时进行预热和热处理施工应形成的记录热处理施工交接班记录;预热、热处理施工任务单;预热、热处理包口记录;热处理温控柜监视记录;热处理完工通知单
8.2预热施工工艺预热方法采用远红外电加热所有预热焊口应形成预热记录并保留预热曲线T91小直径管的预热和热处理使用小径管专用加热片预热宽度从对口中心线开始,每侧不少于焊件厚度的三倍,升温速度与焊后热处理时的升温速度相同接管座与主管焊接时,以主管规定的预热温度为准非承压件与承压件焊接时,预热温度应按承压件选择异种钢焊接时,预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择施焊过程中,层间温度应不低于规定的预热温度的下限,且不高于400°C(T91和P91钢按本标段T91和P91钢的焊接工艺措施执行)预热应保证足够的恒温时间,保证管子内外壁温度均匀o不同钢材焊前预热温度选择见下表
8.3热处理施工工艺加热方法远红外加热器电加热加热宽度从焊缝中心算起,每侧不小于管子壁厚的3倍,且不小于60mmo保温宽度从焊缝中心算起,每侧不小于管子壁厚的5倍,以减少温度梯度升、降温速度一般按250X25除以管件壁厚°C/h计算,且不大于300°C/ho降温过程中,温度在300°C以下可不控制恒温温度和怛温时间f.其它要求1)热处理过程力求内外壁和焊缝两侧温度均匀,恒温时在加热范围内任意两点间的温度差应低于50°Co2)热处理的测温必须准确可靠,应采用自动温度记录测温点应对称布置在焊缝中心两侧,且不少于两点水平管道的测点应上下对称布置3)异种钢热处理温度的选择按两侧钢材及所用焊接材料综合考虑;其加热温度不得超过合金成分低的一侧钢材的下临界点(Acl)o4)加热时管端封堵必须用整体材料,待热处理施工结束后应及时收回,防止落入管道小径管焊缝热处理时,采取单口单通道施工5)热处理施工结束经自检合格后,按标识的有关规定做好标识记录,打上热处理工代号钢印或永久性标记常见钢材的Acl点见下表:下列焊接接头焊后应进行热处理壁厚>30mni的碳素钢管子与管件;耐热钢管子与管件;经焊接工艺评定需做热处理的焊件;凡采用氧弧焊或低氢型焊条,焊前预热和焊后适当缓冷的下列部件可免做焊后热处理壁厚小于或等于10mm管径小于或等于108mm的15CrMo12Cr2Mo钢管了;壁厚小于或等于8mm管径小于或等于108mm的12CrlMoV钢管子;壁厚小于或等于6mm管径小于或等于63mm的12Cr2MoWVTiB钢管子作业文件材料、工具器准备拆除绑扎热处理施工流程图N(热处理委托单交底记录设备调试v钢印、标识硬度委托单出具热处理合格报告下达热处理完工通知资料整理、归档钢材种类预热温度°CC钢、C-MnC
0.35%^26mm:100~200C-Mn15mm:150~200lCrO.5Mo^10mm:150~
2502.25CrlMo250~35012CrlMoV200-30015NiCuMoNi5150—2009Cr-lMo-V100—150钢材类型恒温温度(°C)厚度(mm)W
12.
512.5-2525-
37.
537.5-5050-75恒温时间(h)C钢、c-MnC
0.35%600〜
6501.
522.25ICrO.5Mo670-
7000.
511.
522.2512CrlMoV720—
7500.
511.
5232.25CrlMo720—
7500.
511.523T91740—7601P91740—760415NiCuMoNi5580—
6001.5材质下临界点Acl(°C)碳钢72512Mo730ICr-O.5Mo
7451.25Cr-
0.5Mo77512CrlMoV
7702.25Cr-lMo805T
91、P91810输入参数工作监视监视记录电气故障排除[接受任务J.技术交底下达任务单施工准备绑扎、接线Y正式送电工作施工结束外观自检硬度检查Y包口记录◄—施工人员异常停机—►确定原因。