凝汽器鈦管板密封焊接質控分析

李偉剛 王博 馬尚國 李嚴

中核工程咨詢有限公司 北京 100000

1 概述

凝汽器是發電廠中最大的單體換熱設備，其中冷卻管是凝汽器結構重要組成部分，確保凝汽器冷卻管的安裝質量，提高使用真空度，從而提高凝汽器的冷卻效率，對于減少機組節能降耗，提高電廠的安全性和經濟性具有重要作用[1]。

凝汽器換熱原理是常溫下的循環冷卻水通過冷卻管內的一側流向另一側，冷卻由汽輪機低壓缸排下來的乏汽，并通過凝結水泵輸使其凝結成水輸送出去。凝汽器體積大、噸位重，制造廠通常都是散件到貨，在現場進行組合拼裝，其中凝汽器冷卻管的安裝往往是設備安裝過程的重要節點，它的順利與否制約著后續大量的施工作業。以某1000MW機組核電站為例，凝汽器鈦管安裝材料有：鈦管ASTMB338Cr．2，共安裝31944根，直徑：Φ25×0．5，長度：L=12981，在主凝結部位共有48484根，直徑：Φ25×0．7，長度：L=12981，在空冷部位、頂部及外圍區域、前后端管板是復合板，總厚度為40mm，其中外表面僅為5mm厚的鈦板層，內表面為35mm厚的碳鋼板層。管板焊口總數有73584個。

2 施工工藝分析

為保證密封性能，凝汽器鈦管與管板采用脹-焊的工藝。從密封角度來講，采用脹-焊工藝具有較高的質量保證，更好的確保焊后密封性能；從焊接工藝角度來講，首先由于鈦管的管壁較薄，只有0．5-0．7mm厚，如果待焊部位不脹或欠脹，管道與管板之間就會出現間隙，焊接時就有可能出現燒穿或未熔合等缺陷；其次鈦管焊接過程需要采用背面氬氣保護，由于凝汽器受結構限制，無法從管板里面進行充氬保護，而采用先脹后焊，脹管后就能消除管道與管板孔之間的間隙，如此避免焊縫后面的氧化；并能保證焊機定芯棒插入管道后防止管道的移動[2]。

3 文件控制

（1）凝汽器鈦管板焊接相對應的焊接工藝評定已完成，焊接工藝卡已編、審、批。

（2）檢查相關圖紙的狀態，特別是施工細化圖是否與設計文件和有關技術文件相一致，并進行編、審、批。

（3）對圖紙會審、工程變更、澄清單等變更文件建立變更臺賬，并將變更內容標注在相關的圖紙上。

（4）熟悉圖紙（包括變更）的設計內容，掌握鈦管焊接施工驗收規范相關要求。

（5）在對施工圖紙、方案審查完成后，根據工程特點、施工合同、工程設計文件及經過批準的施工組織設計對工程質量風險進行分析，制定監理巡檢、旁站、驗收計劃。

（6）對圖紙中需焊接部位的技術條、接頭形式、設計說明進行充分解讀，對焊接涉及的重點和難點提前做好預控。

（7）施工區域應有良好的防風措施，限制空氣對流，必要時應搭置密室，密室頂部裝有排氣扇。

4 鈦管焊接過程控制

4.1 鈦管板焊接要點

（1）焊前準備：坡口區域、焊絲應進行焊前清理，清除表面各種雜質、污染及氧化層，清洗時用濃度不小于95%的工業酒精或丙醇仔細清洗端板表面及孔內壁的油污、水分及雜質；洗凈后的待焊表面必須保持清潔，待焊部位要進行防護以防止二次污染。

（2）選擇具有相應資質且經驗豐富的焊工進行焊接操作，焊接前應經過技術交底，熟悉焊接工藝和檢驗要求。

（3）鈦管焊接時，應嚴格按照選用的焊接工藝卡參數施焊；正式焊接產品前，應在操作試板上進行試焊，檢驗焊機工作情況、保護氣體、焊接工藝參數是否正常，確認合格后方可進行正式焊接。

（4）為避免焊接引起管板變形和有效控制焊接質量，將管板分區16個區進行焊接，以管板寬度為中心線分界，左右兩側各分8個焊接區。

（5）鈦管的焊接方向，按分區順序號從底部向上焊，即先焊1區和1’區，最后焊8區和8’區，每個分區可采用Z形跳焊法，依次往復循環。

（6）根據施工具體情況，也可以采取自上而下焊，即先焊8區和8’區，最后焊1區和1’區，自上而下焊時注意保持下側未焊接區域清潔度；每個焊接區的施焊方向按照Z型往返式進行焊接。

（7）單個焊縫起始焊接時，從11點位置起弧，順時針旋轉焊接一周后在12點位置開始衰減，在3點位置收弧，焊嘴自動返回11點起弧位置，準備下道焊口的焊接。

（8）鈦管兩側區域同步焊接時，不得同時對同一根管道進行焊接。

（9）焊接過程中另一側相應位置禁止進行割、脹、銑管和清洗工作；

（10）焊接過程中發生異常中斷時，應對焊縫進行清理，重新確認焊接參數后再繼續焊接；

（11）在焊接過程中應確保氬氣瓶剩余壓力不小于0．5MPa，否則應停止焊接。

4.2 焊縫質量控制

（1）焊縫檢驗的方法及范圍如下：

外觀檢查：焊工、質檢員100%檢查；

著色檢查：NDE人員按照NB/T47013．5承壓設備無損檢測第5部分執行。

（2）焊縫合格標準應符合DL/T1097-2008《火電廠凝汽器管板焊接技術規程》的要求。

①焊縫表面顏色一般應符合規定。

焊縫：

允許：銀白、淡黃不允許：深黃、金紫、藍色

熱影響區：

允許：銀白、淡黃不允許：深黃、金紫、藍色

②焊縫表面應均勻、美觀、呈魚鱗狀，焊縫余高不大于0．5mm，焊縫寬度為2．5-4mm。

③焊縫必須用放大鏡（≥5倍）檢查表面，不允許有裂紋、氣孔、未熔合、焊偏、管翻邊等缺陷。

④液體滲透檢驗（PT）不允許有任何缺陷顯示。

⑤灌水高度要求高于頂層鈦管束以上100mm，達到水位保持24小時后檢查，所有殼體焊縫及鈦管焊縫應無泄漏[3]。

5 結語

凝汽器鈦管板密封焊難點在于焊前表面清理，過程防異物控制，實際施工過程中常見因人員走動，導致待焊表面污染，最終焊縫形成不合格缺陷或焊縫顏色，因此在焊接過程中特別注意防異物控制。