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1、第一节 焊接施工方案及工艺措施(一) 焊接专业施工总体安排1、 工程主要特点1.1 焊接作业主要特点本机组为1000MW超超临界机组，焊接工程量大（受监焊口数量）；中高合金焊口比例大；T/P91、T/P92焊口量相当大；结构焊接合金件较多，密封焊接量大，要求严格。T/P92钢材在本机组的大量使用，这种钢材属马氏体热强钢，其焊接性较差，对焊接工艺要求极高。1.2 热处理作业主要特点机组中需要经焊后热处理的焊口多，壁厚大，所涉及的部件的焊口遍布机组炉、机的各个部位，所以在焊接热处理的施工上一定要调度合理、施工过程有序、规范，做到机械、材料的利用率上升、耗损率下降，确保焊接工程的顺利施工。2、 焊接
2、施工原则(1) 焊接时尽量减少热输出量和尽量减少填充金属；(2) 地面组合焊接应合理分配各个组对单元，并进行合理组对焊接；(3) 密集管排及中大径管道采用双人对称焊接；(4) 位于构件刚性最大的部位最后焊接；(5) 由中间向两侧对称焊接；(6) 结构焊接先焊短焊缝，后焊长焊缝；(7) 当存在焊接应力时，先焊拉应力区，后焊剪应力和压应力区；(8) 膜式壁焊接采用分段退焊法。3、 总体工程安排焊接专业独立管理，主要配合锅炉、汽机等专业焊接施工需求。针对焊接专业特点，拟采取以下安排。(1) 建立健全焊接质量管理机构，制定质检人员岗位责任制。焊接、热处理施工按照公司质量体系文件规定的程序、有关规程规范
3、、合同文件及监理的要求进行施工、检查验收。(2) 焊接施工前，工程技术人员对焊接施工基础资料的前期准备，对现场焊接人员资质的认证和焊前考核，以及对现场将投入使用的焊接机械及热处理设备等的检查、校验及标定。(3) 焊接施工前，建立二级焊条库，库内设置的烘干箱、恒温箱数量满足工程使用、并配备除湿器、电暖器、空调等设施。地面铺设防潮材料，保持库内温湿度在标准范围内。(4) 本工程受热面管子全部采用GTAW或GTAW+SMAW方法焊接，视管子规格和位置难易程度并结合焊接工艺评定决定使用哪一种焊接方法。(5) 本工程中大口径管道采用GTAW+SMAW方法焊接，焊接时应特别注意根部打底质量，确保熔透，层间
4、清理应干净。中径管焊接时，为确保表面工艺质量，宜选用3.2焊条盖面。需预热和热处理的应及时进行预热和焊后热处理。(6) 主蒸汽、再热热段管道材质为SA-335P92，焊接要求比较高，施焊焊工必须严格按照作业指导书和焊接工艺卡规定焊接。焊丝和焊条按工艺评定上的材料选用。焊接过程中应控制焊接线能量，防止线能量过大。(7) 中低压管道及二次门后焊口采用氩弧焊打底（主要是汽机房内的管道），汽轮机、发电机的冷却、润滑系统管道及燃油管道必须进行氩弧焊打底。(8) 凝汽器与低压缸连接由6名以上焊工对称施焊，采用分段退焊法。施焊过程中，在下汽缸四侧台板处，应装设监视变形的千分表，并设专人监视。(9) 仪表、压
5、力测点、温度测点、取样等管道的直径都在25mm以下，焊接方法为GTAW。壁厚2mm的管道焊接可采用一道成型，壁厚2mm的管道焊接应焊至23层，以保证焊缝有规定的余高。(10) 铝母线焊接场所允许的环境温度应在0以上，如环境温度过低时，应采取有效方法提高环境温度。焊接铝锰合金时，选用铝锰焊丝（丝321）或铝硅焊丝（丝311）。(11) 锅炉密封采用手工电弧焊方法进行施工，焊接前应将坡口边缘的油、漆、锈、垢等清理干净。锅炉密封焊接应采用分段跳焊，采用合理顺序、消除焊接应力变形焊接引起的变形，超出规定尺寸时，应采用火焰或锤击等方法校正。(12) 本工程热处理的用电加热方式，温度曲线用打点式自动温度记
6、录仪记录。热处理参数（如加热温度、升降温速率、恒温温度、恒温时间等）按火力发电厂焊接热处理技术规程（DL/T819-2010）中的有关规定执行。(二) 管道焊接施工方案及工艺措施1、 焊前准备1.1 坡口的加工和焊件下料宜采用机械加工，如采用热加工下料，切口边缘要留有加工余量。1.2 坡口的基本形式及尺寸应符合图纸设计及焊接规范的要求。1.3 焊件在组对前要将焊口及其母材附近内外壁的每一侧各1015mm范围内的油污、铁锈、水份等杂物清理干净，并露出金属光泽。1.4 焊件对口时要求内壁齐平，对接单面焊的焊口的局部错口值不应超过壁厚的10%，且不大于1mm。1.5 排汽装置焊件对接允许对口错位为1
7、0%的板厚且不大于2mm，不同厚度焊件对口错位允许值按薄板计算。1.6 严禁在焊件上随意引弧、试电流、焊接临时支撑物等，禁止用强力对口（除图纸规定的冷拉口外）和热膨胀法对口。1.7 管道直径400mm且壁厚20mm的焊口对口点固时，应采用楔形卡块（=1625mm）3至4块点焊固定。楔形卡块的材质与管道的材质相同或相近，点固焊时的焊接材料、焊接工艺、焊工以及预热温度应与正式施焊时的要求相同，打底后应将点固焊残留部分磨平。点焊示意图如图1所示：1.8 中、高合金钢（含Cr3%或合金总含量5%）的管道焊口，为防止根部氧化或过烧，焊接时内壁应进行充氩气保护。由于本工程需要进行内壁充氩的焊口集中在过热器
8、固定管道及油系统管路等，为提高背部充氩的质量、效率以及节约氩气，建议采用管道内部形成气室、焊口外部充氩的方法进行充气。其具体方法如图2所示：注：管道内水溶纸的位置应距焊口处L应按不同情况分别对待，当焊口须预热时气室应避开加热面，以防止在焊口焊前预热时燃烧，破坏气室，不需预热的焊口气室为80mm左右，对于大径管距离焊口两侧L应为300mm左右，将水溶纸粘在报纸上，然后将其用糨糊粘在管道内壁上如图所示做成气室，进行充氩保护焊接，氩气流量为8-12L/min。图2 焊口氩气保护示意图1.9 焊前要做好防风、防雨等工作，在负温下进行施工应采取必要的预热措施。2、 焊前预热2.1 对于外径219mm且壁
9、厚20mm的管道允许火焰加热，火焰加热应逐渐升温，预热范围应大于焊口边缘50mm左右，施焊前应用表面温度表测量温度，做好手工预热温度记录。2.2 用远红外线陶瓷加热器进行焊前预热的焊口，均采用热电偶监视母材的温度，且将控温过程用温度记录仪打印在记录图上，保留预热曲线图纸。2.3 异种钢焊接时，预热温度应按可焊性差或合金成分高的一侧材质选定，支管与主管焊接时，应按主管的预热温度预热。2.4 异种钢焊接接头的焊接材料选择宜采用低配原则，即不同强度钢材之间焊接，其焊接材料选适于低强度侧钢材的。2.5 涉及到本工程的下列规格部件采用氩弧焊或低氢型焊条，如果进行焊前预热或焊后适当缓慢冷却的焊接接头可以不
10、进行焊后热处理：(1) 壁厚不大于10mm、直径不大于108mm，材料为15CrMo的管子；(2) 壁厚不大于8mm、直径不大于108mm，材料为12Cr1MoV的管子。3、 焊接工艺要求3.1 氩弧打底焊的焊层厚度不小于3mm，在打底结束前应留一处检查孔，以便焊工用肉眼能检测焊缝根部成形情况，发现问题及时处理。对管径219mm的管道，氩弧打底的推荐焊接顺序如图3：A 水平定B 垂直固定注： 为焊接顺序表示图3 氩弧焊打底焊接顺序3.2 根部焊接完成，应及时进行次层焊缝的焊接，多层多道焊时应逐层进行检查，以便发现缺陷及时处理，检查合格后，方可焊接次层，直至完成。3.3 无论结构焊缝或薄壁焊口，
11、严禁一遍焊接完成，必须多层多道焊。3.4 施焊过程中，层间温度不高于规定的预热温度的上限。3.5 为减少焊接应力变形和接头缺陷，对直径大于194mm的管子及锅炉密集管排（管间距30mm）对接焊口宜采取两人对称焊。3.6 大径管的壁厚焊接应采用多层多道焊，单层焊道厚度不大于所用焊条直径加2mm，单层焊的宽度不大于焊条直径的5倍，多层多道焊的焊接排列顺序要求见图4：+133图4 厚壁管焊道排列顺序示意图3.7 施焊过程中，焊接收弧时应将熔池填满，多层多道焊的焊接接头应错开30mm。3.8 施焊过程中除工艺和检验上的要求分次焊接外，应该连续焊接完成。若由于客观环境的影响被迫中断时，应采取防止裂纹等缺
12、陷产生的措施（如后热、缓冷、保温，防雨等），再次焊接时应仔细检查并确认无缺陷后，方可按焊接工艺的要求继续施焊。3.9 焊口焊接完成后应及时清理焊口周围的飞溅、熔渣等杂物并用油性记号笔写上施焊人员的钢印代号。3.10 焊口经检验有超过标准的缺陷时应及时进行挖补，补焊时的焊接工艺应与正式焊接的焊接工艺相同，需要进行热处理的焊口，返修后应重新进行热处理。同一位置上的挖补次数一般不宜超过三次，耐热钢不宜超过二次。3.11 对于锅炉密封焊缝，为了保证焊缝表面工艺优良性、锅炉水压试验过程中无泄露，按照要求采用双面焊接，并在焊接结束后将焊缝打磨清理干净，消除飞溅等缺陷。4、 小径管焊接工艺本工程锅炉受热面管
13、焊接工作量大，且受热面管排具有间距小、密集型布置等特点，给施焊造成很大的困难，为保证锅炉小径管焊接质量，对水冷壁、包墙、再热器、过热器焊口都采用全氩焊接工艺。工艺要求如下：(1) 对于困难位置焊口，视焊接操作方便可采用内、外相结合的填丝方法进行焊接。焊接时从最困难的位置引弧，在障碍最少处收弧、封口。(2) 地面组合或困难位置、密集受热面管子焊接采取2人对称焊接。(3) 根层焊缝厚度为3mm。小径管焊接应一次完成，禁止氩弧焊打底过夜。氩弧焊过程中，必须注意引弧、接头和收弧，防止产生焊接缺陷。(4) 在负温或潮湿天气施焊时，应用火焰对坡口区进行适当预热，去除水分或潮气。(5) 施焊前焊工应了解焊口
14、位置，数量及相互间隙，合理选择焊接顺序，避免由于管排位置不好或对口顺序错误而增加焊接困难。5、 中、大径管焊接工艺本工程大中径管具有管壁厚、直径大特点，焊接位置多样，焊接工艺采用GTAW+SMAW ，工艺要求如下：(1) 采用远红外电加热器进行预热。从点固、打底、填充到盖面整个焊接过程焊口的温度均应维持在预热温度的下限至层间温度的上限之间。根据焊规GTAW打底，预热温度可按下限温度降低50。(2) 点固焊时，焊接材料、焊接工艺、焊工及预热温度等应与正式施焊相同，点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点固焊。如采用添加物方法点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，应将残留疤痕清
15、除，打磨修整干净。(3) 采用多层多道焊，各层道接头相互错开。GTAW打底层厚度不小于3 mm每层焊接厚度不大于焊条直径+2 mm，单焊道摆动宽度不大于所用焊条直径的5倍。各层道接头相互错开，注意引弧和收弧质量。 (4) 每个层道都要仔细清理检查，自检合格后方可焊接次层，直至完成。(5) 严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物，表面不得焊接对口用卡具。(6) 在整个焊接过程中，热处理工一定要严格控制焊缝及其热影响区的温度，保证预热温度和层间温度的正常。(7) 焊后及时进行热处理工作。6、 奥氏体不锈钢管道焊接工艺奥氏体不锈钢具有良好的可焊性，但焊接材料或焊接工艺不正确时，会出现晶问腐蚀、热裂纹、应力腐蚀开裂、焊缝成形不良等缺陷。焊接工艺采用GTAW和SMAW ，工艺要求如下：(1) 必须清除可能使焊缝金属增碳的各种污染。焊接坡口和焊接区焊前应用丙酮或酒精除油和去水。不得用碳钢钢丝刷清理坡口和焊缝表面。清渣和除锈应用砂轮、不锈钢钢丝刷等。(2) 焊条必须存放在干净的库房内。使用时应将焊条放在焊条筒内，不要用手直接接触焊条药皮。(3) 焊接薄板和拘束度较小的不锈钢焊
