百萬千瓦超超臨界鍋爐水冷壁安裝質量控制措施

于學濤

（國電電力雙維內蒙古上海廟能源有限公司，內蒙古鄂爾多斯 016200）

0.引言

百萬千瓦超超臨界鍋爐水冷壁施工難度大，施工周期長，焊口數量多。一般情況下，百萬千瓦機組鍋爐水冷壁焊口在1.5萬道左右。在北方地區進行電廠基建時，還要考慮低溫環境影響。為保證水冷壁的安裝質量，必須要在設備制造、進場驗收、現場組合、施工安裝、焊接質量控制等多方面進行研究分析，制定專項措施，做好過程控制，加強質量監管，以提升基建安裝水平。

1.設備簡介

國內某燃煤火力發電廠4臺鍋爐水冷壁布置形式及材質規格基本一致，水冷壁主要分為垂直段、過渡段、螺旋段水冷壁。水冷壁管屏均為鋼管加焊扁鋼的膜式壁，管屏的外側布置有剛性梁。其中，螺旋段水冷壁采用Φ38mm×6.5mm內螺紋管，垂直段采用Φ32mm×7mm光管，后水冷壁折焰角和對流煙道爐底管采用Φ32mm×7mm和Φ32mm×6mm光管，后水冷壁前屏管束采用Φ76mm×16mm的光管，側水前包墻采用Φ32mm×6mm的光管，所有水冷壁材質均為12Cr1MoV。

2.水冷壁管現場施工的特點

超超臨界機組鍋爐水冷壁安裝施工過程要點較多，必須加強安裝過程質量控制。本工程鍋爐水冷壁所用管子大部分管徑較小、管壁較厚，管子材質全部為12CrlMoV，該材質是低合金珠光體耐熱鋼。水冷壁現場施工有以下特點及難點：（1）水冷壁焊口布置較集中，焊口間隙相對較小，分層分道焊接過程中收弧不易錯開，使焊接難度加大。（2）鍋爐安裝多處于高空作業，且全部為手工操作，對施工作業人員要求較高，相關安全、技術措施落實困難。（3）該項目地處西北，工程所在地年平均溫度較低，冬期施工較長，環境溫差大，大風天較多。由于現場小徑管全部采用全氬弧氣體保護焊焊接，焊接作業熱量較為集中、熔池溫度高，對焊接作業的要求較高。

3.水冷壁安裝質量管控措施

3.1 設立全流程管理組織機構

為加強工程基建管理，有效提升鍋爐水冷壁供貨及施工質量，保證設備的可靠性，基建項目公司需設立并完善質量管理組織機構。該機構應主要包括項目公司、總包單位（如有）、監理單位、施工單位、當地特檢單位、設備制造單位以及企業內部監督檢測單位（如有）、物資監造單位等。

該機構應明確人員責任分工、有效運轉，在設備的廠內制造、出廠檢驗、設備運輸、到廠驗收、儲存保管、施工安裝等全流程，加強水冷壁設備生產及安裝質量管理。

3.2 加強設備監造管理

根據以往工程經驗，在水冷壁等受熱面廠內制造階段，受熱面管束易存在少量鐵屑異物。因此，基建企業應選派人員進行設備監造，加強制造廠內檢查、見證。對于水冷壁膜式壁分片組件采用出廠前預組裝，消除制造誤差。對關鍵部件、人孔門等重點設備，應做好制造廠內焊口硬度抽查，確認設備缺陷已處理、運輸綁扎合格后，再進行聯合簽字放行。

3.3 加強設備到場檢查

設備到場驗收時，應重點檢查設備外觀，查看設備是否有變形、運輸磨損、管口未及時封堵等情況，必要時進行測厚、表面檢測，發現問題應全部記錄。在設備開始組合后，施工單位應組織施工人員全面檢查設備情況。膜式壁必須兩面全部檢查，重點檢查焊縫咬邊、管子刮傷磨損、焊縫表面裂紋等。發現問題逐一標注，建設單位應組織監理、廠代、施工單位共同制訂消缺方案，缺陷處理完成后方可吊裝。

3.4 制訂現場管理措施

基建項目公司應認真貫徹落實國家、行業及企業內部有關規范、標準要求，制定現場管理措施，確保安裝質量，提升機組運行可靠性。

首先，應加強對施工單位隊伍、人員資質的審查，加強焊接質量管理，保證人員、工器具符合要求，確保安全文明施工。

其次，應組織現場定期開展精細化檢查工作，加強現場檢查頻率，增加檢查力度。加強安裝全程及成品保護等環節的質量控制，做到逐級驗收。針對密閉空間，高空施工等作業點，做到全程檢查旁站。

同時，嚴格強制性條文執行管理。對發現有可能違返施工工藝標準及規范要求的情況，要做到應檢盡檢，加強水冷壁焊口、集箱、管子的檢查力度。對超標項目不放行，直至整改合格，復查時重點檢測。

3.5 采取的施工技術措施

對焊接工藝進行技術評審。首先，基建項目公司應委托具有資質的第三方及行業專家對工程焊接的工藝評定、焊接工藝作業指導書，結合地域特點、鍋爐設計進行評審，優化焊接工藝。其次，基建項目公司應委托具有資質的第三方定期對鍋爐安裝焊接質量、工藝執行、技術監督、監造等各環節進行評價指導，確保全過程的質量。

3.6 加強設備安裝管理

（1）加強安裝作業人員資質及安全管理。作業人員應熟練掌握本工種基本知識和操作技能，施工經驗豐富，施工現場必須有專職安全員。全部施工人員在開工前必須認真學習《電力建設安全工作規程》有關規定，并經過三級安全知識考試合格以及體檢合格后方可上崗作業。（2）加強施工專項方案審查。水冷壁安裝施工前，應要求施工單位根據工程特點編制水冷壁施工專項方案。建設單位及監理單位必須要認真審查施工單位所報施工方案的可行性，是否符合滿足工程安全、進度、質量、環保等相關要求，分析和判斷專項方案是否符合預定的條件，如設計圖紙、施工人員、施工機械、設備材料、施工組織、施工平面布置等因素，及時指出方案中可能影響工程進展的主要問題，要求施工單位及時解決，使方案中預定的條件與實際相符，從而達到指導施工的效果。（3）加強定期檢查。基建項目公司應每周組織設備安裝檢查活動，檢查包括管口封堵、設備缺陷處理、通球檢查見證、標識粘貼、資料整理等。應定期進行總結，并提出獎懲意見。（4）加強通球管理。基建項目公司應組織監理參加全部設備通球見證。通球球徑符合規范及制造廠家要求，防止漏通、重通。通球不過的嚴格履行審批程序，焊口部位通球不過的，應進行割口處理。通球后管口及時封堵牢固。已通球的應及時粘貼通球標識，避免設備倒運造成混亂，通球標識應粘貼整齊、一致。（5）設備組合前，基建項目公司應按有關要求組織對組合場環境進行檢查、簽證放行。（6）現場安裝時應避免強力對口，做到按圖施工。管組對接時，視情況將對接的鰭片扁鋼割開，以便調整對口。切割鰭片注意防止割傷管材，焊完畢后再進行雙面密封封焊。鰭片變形矯正應避免采用強力冷校方式。（7）加強設備吊裝管理。在水冷壁受熱面組件吊裝前，應實行簽證許可制度，在缺陷、尾工全部處理完成聯檢簽字后，方可進行下一步吊裝工作。

設備起吊前，檢查起吊措施應執行到位方可起吊，起吊過程中，重點檢查吊點布置，防變形措施落實是否執行到位；吊裝鋼絲繩注意避開已安裝設備，防止刮傷；就位加固嚴禁在管材上引弧、施焊。安全設施齊全，對口偏折、錯口應雙向加長鰭片切割長度，不應強力拉拽。施工單位現場施工組織應合理，所用吊裝機械安全可靠，并應滿足現場施工需求。水冷壁宜采用組合吊裝方式，由上至下進行。先安裝爐頂受熱面吊掛裝置，然后再安裝上、中、下段水冷壁。為減少高空對口工作量，應盡可能進行大件組合吊裝。為方便施工，一般在地面安裝階段，將部分剛性梁安裝于水冷壁上。

本工程鍋爐水上部前墻水冷壁共計24片，水冷壁出口集箱4個，上部前墻水冷壁加上集箱共重86.6t，平均分成4件，每件寬度8.28m，長度23m，重量21.65t，加上鋼絲繩、索具單件重22t，使用吊車在爐膛零米起吊。左、右側墻水冷壁各6片，側墻出口集箱左右側各3個，采用整體件統一吊裝。

后水進口集箱重8.6t，出口集箱重7t，折焰角管屏組件尺寸23200mm×33128mm（高×寬），折焰角支撐桁架約7t，后水冷壁上部組合分兩部分，每部分由4件進行組合。

過渡段水冷壁前、后墻各分兩片，左右側墻各兩片，尺寸總長分別為2696mm×33128mm（高×寬）、2696mm×15728mm（高×寬），總重量分別是15.42t、8.8t。過渡段各管屏與對應的集箱在廠內已組合好，吊裝時按照右、前、左、后順序使用卷揚機進行吊裝。吊裝方式和中部螺旋段水冷壁相同。

4.加強焊接作業過程管理

4.1 焊接準備工作審查

（1）水冷壁焊接前，檢查焊接人員資質合格，并按要求完成報審確認。同時，焊工在上崗前必須經上崗前考試，合格后經過安全技術交底，并辦理上崗手續，方可上崗。焊接作業人員不得在超出規定的區域作業，所用焊材應合格。（2）施工單位現場質量體系健全，質量管理人員資質有效、相關測量工器具合格有效，并及時報審。焊接工藝卡與所報作業指導書或工藝評定一致。同時，水冷壁管子焊接組對應符合規范與圖紙要求，尺寸偏差、管口內外潔凈度均滿足規定，以保證水冷壁焊接質量。

4.2 焊接作業過程中監管

（1）焊接過程中應著重檢查管子及密封焊接預熱溫度，同時，必須防止焊接電流過大及焊接速度過快，造成焊接過程熱輸入過大等情況。（2）密封焊接時必須防止損傷水冷壁管。應調整密封扁鋼長度使之端頭避開水冷壁管子焊縫，不在管子焊口處起弧或收弧，以免焊接時起、收弧造成的裂紋延伸到水冷壁管子焊縫上。密封焊時應注意控制電流，避免出現咬邊問題，避免損傷管子。（3）在焊接施工時，應做好防風措施，并做到焊口雙面同時焊接。焊接過程中的缺陷應及時處理，避免出現受熱面超標形變。同時，應定期對焊工進行質量責任意識宣貫，避免出現受熱面缺陷不報的情況，防止出現質量隱患。

4.3 焊后質量監管

（1）焊接完成后，施工單位應及時申報進行質量驗收。（2）水冷壁管及密封焊接應按照規范及有關要求及時做無損檢測。（3）無損檢測人員資格應符合國家行業要求。（4）水冷壁焊后熱處理措施。施工單位應按要求對水冷壁焊口進行焊后熱處理。熱處理工藝應按照規范、制造廠家要求及施工單位工藝評定執行。在進行焊后熱處理時，應保證管排兩面加熱均勻，防止超溫的情況發生。對于同一片管排，應跳開熱處理。熱處理后必須仔細檢查管排變形和拉伸情況，并及時匯報處理。熱處理后進行100%硬度檢測。如硬度檢測超過標準，需重新熱處理。同一焊口熱處理的次數不得超過2次。對焊口進行熱處理后，再次進行射線檢查，將所形成的資料統一歸檔。

5.重點工序質量控制

為保證水冷壁受熱面施工質量，避免出現焊口失效的情況，應在以下幾方面重點加強檢查監督：（1）加強水冷壁綁帶的焊接管理。在焊接過程中，必須按照廠家要求，加強安裝尺寸控制，綁帶自上而下不能出現偏斜。在焊接過程中，必須做好防風控制，不能出現“穿堂風”的情況。否則，綁帶處的焊接缺陷會對鍋爐的安全穩定運行造成較大影響。（2）鍋爐膨脹方面。首先，加強鍋爐鋼架止晃裝置安裝檢查。在鍋爐鋼架安裝期間，應通過監理、工代加強對鍋爐止晃裝置的檢查，保證止晃裝置數據符合設計要求，并及時安裝膨脹指示器。同時，根據要求做好受熱面安裝、剛性梁安裝及疏水、放氣管膨脹彎的預制，防止膨脹受阻。（3）加強冬季施工管理。由于水冷壁布置面積較大，在進行地面組合時，對于上部的保溫防風防護較好，但對于下部的防風控制相對困難，且下部作業時人員多處于仰焊階段，施工相對困難。因此，必須加強作業區域環境溫度控制，加強防風控制措施。（4）加強現場無損檢測。施工期間，對于焊口的檢測一般采用橢圓透照的方式，焊口整體不能有效反映到一張底片上，對于小的缺陷是不易體現的。因此，對于疑似缺陷應加強無損檢測檢查力度，及時發現問題。（5）嚴格管理安裝交保溫工序交接，執行分部件分片工序交接辦法，交接前組織對設備表面缺陷進行全面檢查。

6.結語

本文簡述了百萬千瓦超超臨界鍋爐水冷壁安裝的質量控制措施。在實際的基建施工過程中，項目公司還應做好現場施工組織，協調安全文明施工，以減少水冷壁高空作業和施工難度，降低施工成本，以高效完成工程的安全、質量、進度目標。