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探究火力发电厂高温高压管道的管座焊接

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：富美财

[导读] 火力发电厂压力管道的正常运行对电厂的运行质量有着巨大的影响。

富美财
        （广东省韶关粤江发电有限责任公司广东韶关 512132）
        摘要：火力发电厂压力管道的正常运行对电厂的运行质量有着巨大的影响。基于此，本文主要研究火力发电厂管道焊接的有效控制方法，希望对电厂火力发电有用，促进我国火力发电行业的发展。
        关键词：火力发电；高温高压；管座焊接

        引言：火力发电厂压力管道比较特殊，国家对焊接工艺要求较高。因此，火力发电厂要注重管道焊接工艺技术水平的提高，施工时选择正确的焊接材料，保证焊接管道的质量符合国家标准，从而有利于电力的安全运输，保障社会用电需求。
        1.焊接性分析
        随着科学技术的发展，很多新科技设备不断出现，火力发电厂管道焊接焊接技术也在不断更新升级中，新时代对火力发电厂管座焊接构件的性能提出了更高的要求，例如构件硬度、防腐性能、高温强度以及低温性能等。火力发电厂管道焊接对各种所需工程构件有很高的要求，有些特殊情况甚至找不到符合要求的构件材料，无论在价格还是在性能方面均不能满足焊接要求。因此，特殊情况下，可以采用异种钢焊接制造异种钢复合零部件代替所需构件，可以满足焊接要求，使得焊接正常进行。
        2.焊接方法
        我国相关部门制定的《工业金属管道工程施工及验收规范》与《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》对火力发电厂管座焊接提出了规范。电厂进行管座焊接时必须满足这两条规定，无论管座接头形式还是管道规格选择，都应当符合规定。焊接方法的选择也需要满足规范要求。对于在主蒸汽（A335P91）、主给水（15NiCuNoNb5）、再加热段以及再降温段上焊接管座建议采用氩弧焊的焊接方法，其他管座均可以采用以氩弧焊打底结合手工电弧焊填充管道盖面的焊接方法。
        在主蒸汽上焊接管座时，要保证管座内充满氮气，可以有效保护管座，防止管座根部被氧化。可以采用小电流、多层多管道以及薄焊层等多种焊接工艺，焊接过程中每层厚度应当不超过焊条直径。电厂管座与母管进行打磨时应当符合相关规定，组装过程完毕以后要保证其稳固性，焊接完成以后需要焊接人员进行检查，确保焊接质量，对于不合格的地方及时施加焊接或者清除再焊。焊接过程中，要保证氢气流量为8L/min，焊接的速度最好控制在57mm/min，焊接电压通常为22V。此时不同电流对焊接效果影响不一样，电流为30至35安培时，管座焊缝成型差，容易产生未熔以及未焊透；电流35至45安培时焊缝成型一般，很少产生焊接缺陷；电流为45至60安培时，管座焊缝成型比较好，基本没有缺陷；电流为60至75安培时，焊缝成型一般但不容易产生缺陷；电流为75至95安培时，管座焊缝成型差，容易烧穿焊缝。因此，建议电压为22V时，管座焊接电流最好控制在45至60安培之间，可以有效保证焊接质量。
        3.焊接材料
        国家对火力发电厂管座焊接材料的选择有严格的规定，电厂进行管座焊接时，焊接温度应当介于-40℃至400℃之间，焊接化工设备以及管道的工作压力应当保证在10MPa至32MPa之间。《化肥设备用高压无缝钢管》规范当中，焊接材料的规格应当介于4mm*14mm和273mm*40mm之间。火力发电厂高温高压管座焊接材料的选择是保证焊接效果的关键，技术人员应当重点考虑衔接头、管道规格、焊缝融合比以及焊后热处理等因素[1]。

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        管座焊接材料选用时应当遵循以下原则：
        1）当管座焊接接头没有裂纹等情况发生时最好不要选用同时兼顾强度和塑性的金属材料，建议选择塑性和韧性比较好的材料进行焊接。
        2）焊接金属的性能只需要满足母材料其中一种标准即可，特殊情况需要技术人员从焊接工艺性能方面进行考虑。
        3）在进行异种钢焊接的时候，对于等级相同的焊接条，最好选用抗裂性较低的异种钢接头。
        4）管座焊接材料性能满足以后，对于焊接方法，应当保证价格适中、焊接效果较好以及焊材资源丰富等。
        4.焊接环境
        火力发电厂高温高压管座焊接对施工环境有一个很严格的要求，施工环境温度过低时，会导致焊缝熔池金属冷却过快，金属组织短时间内会改变，对焊接效果产生负面影响。我国制定的《火力发电厂焊接技术规程规范》中，碳素钢的温度最低要求为零下-20℃，低合金钢为-10℃，中高合金钢为0℃。当施工环境温度低于规定温度时，必须进行预热处理才能进行管座的焊接。避免由于环境湿度过大，造成管座焊接处氢气孔等缺陷。
        因此，建议火力发电厂在雨雪天气的时候停止室外焊接作业，特殊需求必须采取相关措施才能进行焊接。对于难以避免的大风天气，一定要做好防风措施，保证施工环境的安全。
        5.焊接管道布置
        我国火力发电厂对于焊接管道的布置要求严格，输水管道和热加工取源布置应当符合国家规定，技术人员需要设置U型膨胀弯，用来预留膨胀余量，可有效防止机组启动、停机时，由于管道压力过大造成管座焊接处出现裂缝情况的发生。
        6.热处理
        火力发电厂进行管座焊接时，合金钢以及碳素钢通常需要进行热处理。热处理能够有效消除氢孔以及焊接应力，可以达到改善焊缝组织结构、提高焊接综合性能的效果。对于异种钢焊接方式，建议选择焊接能力较小的金属材料，可以有效预防焊接过程出现的问题。
        A/F类的异种钢焊接头应当进行焊后热处理，可以有效预防焊接头早期失效、焊接出现残余。这种情况下热处理的温度不能过低，如果温度过低则会导致焊接头出现低温冷裂缝。热处理的温度也不能过高，温度过高会导致碳组织改变，因此建议技术人员进行热处理时采用高温短时间加热的方法。
        F/F类的异种钢焊接头也应当进行热处理，技术人员要重视焊后热处理对焊接头蠕变强度的影响程度。由于异种钢焊接头在进行热处理时组织容易受到影响，建议施工过程中不能超过任何焊接材料的ACI线，可由回火参数确定温度与时间的线性关系。
        7.无损检测
        管座焊接完成后需要进行焊后无损检测，确保焊接质量。无损检测是管座焊后热处理以后最重要的一步，技术人员通常在这一步对一些受控接头进行监控，保证焊接质量符合要求。另外，管座焊接过程中一些质量停留点和见证点也应当加入无损检测环节，充分保证管线满足质量要求。对于焊接结构的无损检测，技术人员可以采用外部缺陷检测、内部缺陷检测、成分缺陷检测、性能检测以及组织缺陷检测等方法。做好管座焊接焊后无损检测可以有效保证焊接质量，促进我国火力发电厂管座焊接技术水平的提高[2]。
        结语：综上所述，为了保证我国火力发电厂电力的有效运输，工作人员要采取先进的管道焊接技术进行管道焊接，并对管道焊接过程进行严格把控，只有这样才能保证电力的正常输送，保障人民的正常生活。
        参考文献：
        [1]杨永生.浅谈火力发电厂压力管道焊接质量控制[J].企业技术开发,2017,36(06):104-105+125.
        [2]苗兴伟.火力发电厂高温高压管道的管座焊接[J].设备管理与维修,2017(19):66-67.