過熱器集汽集箱改造工藝探討

摘 要：火力發電廠過熱器集箱通常布置在鍋爐頂部，在更換時受其長度和重量較大、現場設備布置緊湊等影響，給帶來更換施工帶來很大的施工難度大和危險性。文章詳細論述了其解決方案。

關鍵詞：過熱器集汽集箱；改造更換；改造工藝

1 設備簡介

某電廠#2鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠生產的蒸發量為670噸的超高壓參數帶一次中間再熱的單汽包自然循環鍋爐，型號：HG-670/140-13型，鍋爐呈∏型布置，懸吊結構。過熱器集汽集箱布置在爐頂標高約55.5米處，規格材料：Ф377×45//12Cr1MoVG，長約13米，總重約5000kg；集箱上布置14個管座，規格材料：Ф159×25//12Cr1MoVG，連接對流過熱器熱段出口聯箱；集箱上布置了對空排汽管及鍋爐反沖洗管管座共2個，規格材料：Ф159×18//12Cr1MoVG；集箱上布置了安全閥閥座共4套，規格材料：Ф133×16//12Cr1MoVG；集箱上還布置了脈沖安全閥取汽管2根，壓力取樣管2根，固定支座1個（固定在中間大板梁上并與集箱固定）、活動支座4個（固定在集箱與大板梁連接活動）；左右出口連接2根規格Ф355×50的主蒸汽管道到汽輪機。

#2爐過熱汽集汽集箱，材料是12Cr1MoV，運行至2013年已超過25年，長期高溫運行，材質已嚴重老化，經進行全面的金相檢驗，檢驗結果是聯箱本體3-3.5級球化、聯箱管座達4.5級球化，硬度低于標準值下限值HB135，存在著不安全隱患，影響機組安全運行，必須予以更換。

2 影響施工的因素

2.1 起吊作業問題

該集箱由于布置在爐頂。起吊高度高，正常情況下需要用塔吊才能將其起吊到爐頂存放，但由于本次檢修同步進行鍋爐煙氣脫硝改造，存在交叉作業的情況，危及作業安全。另外，因現場設備設施緊湊，不允許同時布置兩臺塔吊。由于集箱是屬于壓力管道，不能分割成多個小段，以免降低集箱的強度，危及設備和人身安全。本次將集箱分為兩段，現場組裝焊接。

2.2 聯箱就位問題

該爐型為13型，屬前蘇聯技術，爐頂吊架、設備、鋼梁等布置較多且緊湊，用起吊設備一次就位基本不可能，需要先把集箱存放在爐頂側的平臺，再提供其它輔助工具逐步轉移集箱至就位處。

3 解決方案

3.1 施工前準備

編制組織機構：為確保施工的質量，首先對施工單位及其人員資質進行把關，施工單位的實力及人員質素，嚴重影響本工程的質量。所以招標時要選經驗豐富、業績優良、安健環管理水平高的施工單；對其人員的配置也要規范，組織管理機構完善，要求配置如圖1所示。

主要崗位工作職責：

項目經理：全權負責本項目施工實施、人員組織、安全技術保證的全部業務。

專職安全員：負責本項目施工的安全監督和安健環管理。

專職質檢員：負責本項目施工的技術把關、驗收和技術資料管理。

施工經理：負責本項目現場施工管理，施工過程的技術、安全措施落實。

項目工程師：協助施工經理進行現場施工管理，技術措施的落實。

參與本工程的總人數不小于30人，還要求有其它配合工種，如架子工、保溫工。

3.2 工器具準備

所有的起重設備、焊接設備、電動工具等都要檢驗合格方可使用，這樣施工安全才有保證。

備品復檢，施工前對新備品必須進行100%復檢合格，包括光譜、硬度、測厚，超聲波、磁粉100%復查管座角焊縫，發現問題及時處理，不能將安全隱患帶入安裝階段。

3.3 編制施工方案

施工方案作為本工程的指導，所以施工前必須做好詳細的施工方案，并經甲方的相關部門批準方可實施。施工方案主要包含：工程概述及工作內容，編制依據標準，施工組織，工程進度計劃，施工步驟、起吊方案、焊接工藝及質量控制點設置，工程風險評估及控制措施，質量控制及保證措施，驗收制度。

3.4 施工場地準備

由于機組大修現場施工項目較多，存在交叉作業，所以一定要做好協調工作，定置好起重區域；本次更換的集汽集箱在標高約55.5米的大板梁下緣，需要在#2爐與#3爐之間最高的大板梁處拉起架設索道進行起吊，起吊到爐頂48米層中轉平臺。

3.5 施工關鍵過程控制

施工過程的控制是決定質量好壞的關鍵，本工程最大的亮點及難點是起重及對接工作。首先在舊集箱拆除前測量記錄舊過熱器集汽集箱A、B兩側中心水平標高及中心垂直、左右位置，在固定參照物上做出清晰牢靠的標記，以備安裝時使用。測量筒身及導氣管管接頭焊接尺寸。拆除保溫時相關熱控設施注意保護，及時聯系有關人員予以拆除處理。根據集箱圖紙與甲方技術人員一起核對集箱尺寸，仔細測量過熱器集汽集箱與導氣管管接頭所處位置是否與圖紙相符。殺管前與舊集箱尺寸進行比對，確認無誤并由甲方技術人員簽字認可后才能殺管拆除。過熱器集汽集箱拆除前必須把集箱的保留部分和導氣管、安全門、對空排汽管及鍋爐反沖洗管進行垂直和左右水平兩個方向的可靠固定，并且做到固定裝置不能影響進出新舊集箱。核對無誤后，進行舊集箱拆除作業。

根據現場情況決定起吊方案，本次更換的集箱分兩段供貨，每段長約6.5米，重約2600Kg，要從零米運到爐頂約55.5米處難度較大。在新舊集箱起吊前，要求首先對#2爐B側爐頂原起重軌道進行檢查、評估、加固。因#2鍋爐現場場地狹窄，經實地勘察擬采用平纜索起重吊裝的方式進行起吊作業，即在#2～#3爐之間架設索道進行起吊作業，利用#3鍋爐A側零米的空地，將備品用轉運小坦克運至吊索下，直接起吊至#2爐六樓平臺高度牽引至平臺再用數個手拉葫蘆接引平行進入安裝位置。在#2～#3兩臺鍋爐標高55米頂板梁之間架設一個簡易固定式平纜索起重機，單跨Ф30mm的鋼絲繩作為承重索，跨度為60米，在#3爐二樓平臺設一臺5噸卷揚機作為吊物升降之用，起升繩采用二分支繞法，即一端固定在#2爐頂，經承載小車、滑輪組、導向滑輪與#3爐卷揚機相連。在#2爐二樓平臺設一臺5噸卷揚機作為吊物牽引之用。承載索錨固時要繞過2～3道頂板梁以分解所受拉力，錨固前首先要經過甲方同意，并采取措施保證建筑物或構建物不受破壞。

起重作業區域設置硬性圍欄進行隔離，掛警告標示牌，由持證專業人員進行指揮作業。在載荷試驗進行完以后才能進行正式的起吊作業，起吊作業時要在作業區域設專人監護，集箱管口要封堵好，起吊時不能碰傷集箱上管接頭管座，起吊前新備品要與舊集箱尺寸進行核對。將集汽集箱按安裝順序用轉運小坦克先運至#3爐A側零米空場地，再用纜索起重機水平起吊至爐頂，在#2爐頂B側平臺原有的三道橫梁及集箱上各處掛3噸（高再出口集箱用5噸）手拉葫蘆配合將吊至爐頂的集箱緩緩移到安裝位置上（事前需在爐頂平臺外懸2米處搭一約5平方米的簡易施工平臺用以接引集箱）。

標高在55米層施工用的索道。

等待更換的舊集箱：集箱就位后，管口對接也是一大難點，本集箱與對流過熱器出口聯箱之間有14根導汽管連接，規格材料：Ф159×18//12Cr1MoVG。關于焊接，焊接工作要嚴格按照焊接規程執行。首先管接頭對口焊接，先焊接導氣管管接頭焊口，在集箱兩端和中間各焊接2個導氣管管口使集箱基本定位后，可同時對口焊接集箱筒身焊口。根據施工現場實際情況，焊接時要上下兩人對焊，如果對口時上下有偏差，要用手拉葫蘆上下微調對口。焊口采用氬弧焊打底，電焊蓋面，焊前要預熱，焊后及時進行熱處理。

其次集箱筒身對口焊接，筒身（12Cr1MoV）為珠光體耐熱鋼，由于壁厚δ45，淬硬傾向較大，焊接時要盡量避免在焊縫和熱影響區產生淬硬組織，否則，就會使焊縫金屬塑性降低，脆性加大，易產生裂紋，所以不管在點固焊或在焊接過程中，都應預熱和保持200～300℃溫度范圍內，要做好防風措施，以免降溫過快，同時更應注意管內的穿堂風，焊接時采用雙人對稱施焊。焊后應及時將焊縫用保溫材料包嚴，使其緩慢冷卻后，再進行焊后熱處理。筒身焊口對口時用手拉葫蘆或制作專用夾具可上下、左右調整使內壁平齊。筒身用氬弧焊打底，電焊蓋面，用遠紅外電加熱方式預熱，焊條要烘干，焊接時要用保溫桶盛裝，焊后及時進行熱處理。

過程監督，質量監督不能單靠施工單位本身，甲方還派出經驗豐富的焊接人員對整個焊接過程進行監督檢查，每天對施工情況進行記錄；嚴格控制電流，執行焊前預熱、焊后熱處理工藝，控制好層間溫度；目的就要施工單位嚴格執行焊接工藝。

焊好的集箱：質量驗收，本工程分五級驗收制度，即施工單位質檢員、班組質檢員、監理、專業質檢員、廠級質檢員。本工程制定質量控制表，包括工作內容及質量要求，表中共設有9個W點（見證點），3個H點（停工待檢點），所有監證點質檢員確認簽字后才可進行下一道工序。所有集箱對接焊口采用氬弧焊打底，電焊蓋面，100%UT檢驗合格；所有導汽管、對空排汽管及鍋爐反沖洗管對接焊口采用氬弧焊打底，電焊蓋面，100%RT檢驗合格，抽查4個UT檢驗；熱工溫度測點100%PT檢驗合格。100%光譜檢查合格，100%硬度檢驗合格。

五星安健環管理，本工程嚴格執行甲方NOSA五星安健環管理。施工前甲方對每個施工人員進行技術交底及安健環交底，讓每個施工人員清楚本工程工作存在風險及應采取的措施，并知道應遵守的相關規定、事項。施工期間每天都要執行班前會、班后會，每天開工前進行安健環交底，有關的注意事項，整個施工過程沒有發生安健環事件。安全、優質、提前完成本工程。