700MW 電站鍋爐過(guò)熱器集箱騎座式角焊縫缺陷的處理

葉小樺

（廣東火電工程總公司，廣東 廣州510730）

0 引言

某電廠一期2×700 MW 機(jī)組#2鍋爐年度小修檢查發(fā)現(xiàn)，一、二次汽水系統(tǒng)集箱的騎座式角焊縫存在超標(biāo)的缺陷（裂紋或氣孔），必須對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，以保證鍋爐安全運(yùn)行。由于缺陷位置特殊且深、受力大，使處理產(chǎn)生了一定困難。后通過(guò)研究其受力情況，選擇了合理的專(zhuān)用機(jī)工具，采取了特殊措施，最終完成了缺陷處理，滿(mǎn)足了規(guī)程規(guī)范的要求。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鍋爐為三菱MB－FRR 型2 290t/h亞臨界強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，單爐膛倒U 型布置、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊式結(jié)構(gòu)。其高溫（末級(jí)）過(guò)熱器集箱中心線標(biāo)高62.6 m，布置在頂棚過(guò)熱器上方，通過(guò)U 型吊架、吊桿懸掛于鍋爐頂部鋼結(jié)構(gòu)上；受熱面管屏與集箱相連，穿過(guò)頂棚過(guò)熱器伸入爐膛，所有管子的重量通過(guò)集箱—吊桿傳遞到鍋爐鋼結(jié)構(gòu)，最終由鋼結(jié)構(gòu)承擔(dān)其重量。高溫（末級(jí)）過(guò)熱器進(jìn)口集箱右側(cè)三通主體材料為SA335－P12，公稱(chēng)壁厚95mm，連通管與進(jìn)口集箱采用直角三通形式進(jìn)行焊接連接，坡口型式為“V”形。具體如圖1所示。

圖1 集箱布置示意圖

2 需要解決的問(wèn)題

2.1 焊縫缺陷情況

在年度小修工作中，由持有相應(yīng)資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)業(yè)人員，采用合格儀器設(shè)備（超聲波探傷儀）對(duì)末級(jí)過(guò)熱器集箱角焊縫進(jìn)行了超聲波無(wú)損探傷，情況如表1所示。

表1 超聲波探傷報(bào)告（現(xiàn)場(chǎng)初步報(bào)告）

2.2 存在問(wèn)題

（1）焊縫質(zhì)量不合格。角焊縫檢驗(yàn)質(zhì)量評(píng)定級(jí)別為Ⅲ級(jí)，不合格。依照《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》規(guī)定，焊縫存在超標(biāo)缺陷，必須進(jìn)行處理，并使集箱完好，以保證#2 鍋爐安全可靠運(yùn)行。（2）需要采取臨時(shí)加固措施。正常狀態(tài)下，集箱與管屏依然是剛性連接的，整體處于受力狀態(tài)，處理時(shí)必須采取臨時(shí)加固措施，避免管屏、連通管重量對(duì)焊縫產(chǎn)生應(yīng)力。集箱的功能除使鍋爐工質(zhì)混合、保證工質(zhì)均勻加熱、減少熱偏差、保證工質(zhì)流通順暢外，還有一重要功能就是固定、懸掛管屏，與其相連接的管屏重量通過(guò)集箱本體、U 型卡、吊桿等傳遞到鍋爐本體鋼結(jié)構(gòu)上，而存在缺陷的角焊縫恰好是集箱結(jié)構(gòu)的一部分，即使在停爐狀態(tài)下，集箱本體依然承受了受熱面管屏的重量，必須采取臨時(shí)加固措施使得焊縫在缺陷修理、熱處理期間不受外力作用和影響。（3）缺陷位置深，焊縫厚度大，常規(guī)機(jī)械切割難以徹底消除焊縫內(nèi)氣孔、裂紋和夾渣。該集箱公稱(chēng)壁厚為95mm，由于與連通管連接方式是直角焊接三通，即其深度≮95/sin45°＝134.4mm，常規(guī)角磨機(jī)的砂輪片規(guī)格為100150180，無(wú)法抵達(dá)坡口根部，且造成的修復(fù)面積太大，金屬切割工作量很大。基于上述幾個(gè)問(wèn)題，經(jīng)查詢(xún)圖紙和現(xiàn)場(chǎng)研究，制定了工藝方案與技術(shù)措施。

3 工藝與技術(shù)方案

3.1 集箱的臨時(shí)加固措施

（1）把集箱連接吊桿螺母打緊、鎖死，螺母打緊前記錄其原始位置，便于修后恢復(fù)原有狀態(tài)；（2）利用檢修期間爐膛有架子的條件，把兩U 型卡之間的管屏底部墊起，使其重量臨時(shí)由爐膛架子承受。具體如圖2所示。

圖2 集箱臨時(shí)加固措施示意圖

3.2 缺陷清除與金屬切割工具的選擇

經(jīng)過(guò)調(diào)研和比較，選擇了碳弧氣刨作為缺陷清除工具。清除完畢后，再用角磨機(jī)和內(nèi)磨機(jī)進(jìn)行坡口表面的打磨和清理。碳弧氣刨是利用碳極和金屬之間產(chǎn)生的高溫電流，把金屬局部加熱到熔化狀態(tài)，同時(shí)利用壓縮空氣的高速氣流把這些熔化金屬吹掉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬母材進(jìn)行刨削和切割的一種加工工藝方法，特別適用于焊縫挑焊根工作，利用碳弧氣刨開(kāi)坡口，尤其是U 型坡口。對(duì)于返修焊件，可使用碳弧氣刨消除焊接缺陷。圖3為碳弧氣刨工作原理圖。

圖3 碳弧氣刨工作原理圖

3.3 工藝流程

根據(jù)上述技術(shù)分析與相關(guān)工藝要求，制定工藝流程如表2所示。

表2 工藝流程

根據(jù)三菱公司提供的技術(shù)文檔，焊接工藝要求如表3所示。

表3 焊接工藝要求

熱處理工藝要求如表4所示。

表4 熱處理工藝要求

4 實(shí)踐效果及意義

按照上述工藝與技術(shù)方案編制了作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，細(xì)化了操作步驟，在一周時(shí)間內(nèi)完成了缺陷清理、坡口打磨、焊前無(wú)損探傷、焊后無(wú)損探傷、熱處理后無(wú)損探傷，并恢復(fù)系統(tǒng)。實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)，本方案完全滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)需要，修后焊縫質(zhì)量合格，集箱外形尺寸與修前相比無(wú)變形。修后水壓試驗(yàn)一次成功，帶滿(mǎn)負(fù)荷并正常投入商業(yè)運(yùn)行。

本次集箱角焊縫缺陷處理的實(shí)踐，為今后處理類(lèi)似位置、尺寸和材質(zhì)的鍋爐大型管道、集箱焊縫缺陷提供了范例，對(duì)大型電站燃煤鍋爐檢修與維護(hù)工作有一定的參考價(jià)值。

［1］呼博，馬國(guó)鴻，王志勇.660 MW 超臨界鍋爐集箱筒體焊縫裂紋分析及修復(fù)［C］//全國(guó)火電600 MW 機(jī)組技術(shù)協(xié)作會(huì)第13屆年會(huì)論文集，2009.

［2］齊向前.鍋爐集箱插入式管座角焊縫的超聲波檢測(cè)［J］.焊管，2011，34（7）.

［3］三菱重工長(zhǎng)崎造船所.機(jī)械圖號(hào)07232 97000P10－4101［Z］.

［4］30.97.247 鍋爐對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)規(guī)程［S］.

［5］30.2001.323 焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程［S］.

［6］HG30.97.050 坐式接管管座焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程［S］.

［7］HG30.2003.005（B） 大容量鍋爐受壓部件焊接技術(shù)條件［S］.

［8］HG30.2003.012（B） 大容量鍋爐部件焊后熱處理技術(shù)條件［S］.

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