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1、神华国华太仓电厂#7锅炉再热器连接管P91/WC9异种钢接头裂纹修复方案 批准： 审核： 会签： 编制：苏州热工研究院有限公司上海锅炉厂神华国华电力研究院神华国华太仓电厂江苏方天电力技术有限公司江苏电力建设第一工程公司 二OO年九月二十四日1 工程概况及特点1.1 工程概况神华国华太仓电厂#7机组锅炉热段再热器管道右侧水压阀门前异种钢焊接接头2009年9月21日发现蒸汽泄漏，经过初步现场勘查，泄漏焊口标高为75.101m，具体位置为再热器热段出口连接管与水压堵阀对接焊缝阀门熔合线侧，焊口编号为9（焊口编号见图1），水平焊口，焊缝裂纹长度为管3/4周长，裂纹最大张开宽度45mm；同时在#10焊口
2、也发现贯穿性裂纹；再热器热段出口连接管设计工况参数为温度565、压力5.17MPa。泄漏处再热器热段出口连接管（大小头）及阀门（DN700）直段管规格为80072.5，热其中热段出口连接管材质为SA335 P91；水压堵阀材质为WC9。经电厂组织对裂纹产生原因初步分析认为异种钢焊接接头成分、组织、应力复杂，结构突变应力集中大，坡口未填满对强度的影响及焊接热处理工艺不合理等因素造成，决定采用焊接修复的方式对#9、#10裂纹焊口进行消缺，并同时对其余相同结构、材质存在相似安全隐患的#7机组锅炉热段再热器管道右侧水压阀门后异种钢接头一只（焊口编号11）、热段再热器管道左侧水压阀门后异种钢接头各一只（
3、焊口编号12），共计四只焊口进行焊接修复；并对热段再热器管道一个相同材质的三通进行扩大性预防检查。热段出口主管热段水压堵阀 图1 再热器热段出口连接管焊口示意图1.2 工程特点异种钢接头修复接头管道一侧材质为ASEM SA335P91，该钢种属于马氏体耐热钢，合金含量高、具有的一定的焊接冷裂纹倾向。另一侧为WC9（相当2.25Cr-1Mo钢），这类大厚壁为异型结构多次受热材料劣化，异种钢具有较高的裂纹倾向，因此必须采取科学合理的焊接及热处理工艺，选择合理的焊接材料，降低接头应力，提高接头塑性和韧性，防止接头再次开裂。为保证这种材料的焊接使用性能，焊接时需薄焊层、窄焊道，焊接及热处理工艺复杂、工
4、序多、质量要求高、连续作业时间长，需要全程监控，以保证焊接质量。2 编制主要依据2.1 焊接工艺评定规程DL/T868-20042.2 焊工技术考核规程DL/T679-19992.3 火力发电厂焊接技术规程DL/T869-20042.4 火力发电厂焊接热处理技术规程DL/T819-20022.5 火力发电厂施工质量检验及评定标准焊接篇2.6 T91/P91钢焊接工艺导则电源质2002100号2.7 火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T752-20012.8 电力建设安全施工管理规定2.9 管道焊接接头超声波检验技术规程DL/T820-20022.10 钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程D
5、L/T821-20022.11 承压设备无损检测JB4730-20052.12 上海锅炉厂相关图纸790950-D1-023 焊接作业前准备工作3.1 焊材准备焊条、焊丝供货应及时，到达现场时要严格检查材质证明书及出厂日期，合格后方可进入库存；焊条、焊丝应存放在干燥、通风良好、温度大于5且相对空气湿度小于60%的库房内；所有焊接材料必须有生产厂家提供的质量合格证、焊接材料质量证明书（盖有销售商红章）；焊条在使用前应按照说明书的要求进行烘焙，重复烘焙不得超过两次。使用时应装入保温温度为80120的专用保温筒内，随用随取；焊丝在使用前应将水分、铁锈、油污清理干净，并露出金属光泽；焊条、焊丝的领用严
6、格按照焊接工程处焊材领用制度进行；3.2 施工现场准备（1）电焊机采用集装箱集中布置；（2）由于本工程焊接及热处理工艺复杂且连续作业时间长，必须保证提供充足可靠的的动力电源和照明；（3）施焊现场周围5米范围内，不得存放易燃易爆物品，确实无法清除时，必须采取可靠的隔离或防护措施；（4）施焊现场应有专门的防风设施；（5）在焊接现场要为焊工提供可供操作的焊接空间；高空作业时，搭设牢固可靠的脚手架，并有防护栏。 3.3 焊接设备及辅助机械准备采用ZX7-400STG型逆变弧焊机8台，焊机焊接性能良好，并能连续可调，其容量能满足焊接规范参数要求；DLWK-360型热处理机1台；YGCH-X-200远红外
7、高低温程控焊条烘箱1台；电动砂轮机100、125、180型的各3台；焊机及辅助工具均应有制造厂的出厂质量合格证；焊机及辅助器械，仪表及装置须经过校准后方可使用；焊接其它材料准备材料项目氩气瓶 氩气流量计 氩气皮带 氩弧焊把 焊接防护面罩 焊接防护手套黑玻璃 白玻璃 直径为2.5mm的铈钨棒 钢丝刷 锉刀 电焊钳焊机二次线 快速插头 保温筒 加热器保温棉 测温热电偶热处理二次线 冲氩装置焊口焊接时氩气瓶应有可靠的固定。氩气瓶、焊接电流调节器必须尽量靠近施焊位置，以利于焊接充氩和焊接操作；钨棒、氩气质量应符合国家标准且提供合格材质证明书。所用氩气的纯度应大于99.95%。钨棒使用前剪成短段，并在其
8、端头处磨成适于焊接的尖锥体；氩气减压流量计指示准确、安全可靠、调节灵活，经过校验合格。输送氩气的胶管无裂缝、漏气现象。氩气皮带不得与输送其他其他气体的胶管混用；焊机二次线及热处理二次线绝缘层耐磨、无漏电现象。3.4 施工人员的准备焊接技术人员需能够审清本项目施工图纸，掌握施工工艺，熟悉施工质量和安保要求；班组长需熟悉本项目施工的工艺流程，能有效组织好施工人员按照施工方案的要求施工，熟悉施工质量和安全、环保要求；安全员需有现场工作经验，熟悉安全管理规定，有安全员上岗证书或接受相关培训；质检员需掌握本项目质量验收规范，懂得施工工艺，严把质量关；焊工必须按焊工技术考核规程DL/T679-1999考试
9、取得类焊工合格证，并通过相应项目的考试；有丰富的焊接经验和较高的实际操作技能；热处理操作人员持有效热处理资格证书；焊工、热处理工必须严格按照作业指导书、安全和技术交底进行施工。凡遇到与作业指导书不相符处，焊工有权拒绝施焊，遇到重大问题应及时上报技术人员，不得擅自处理。4 施工作业程序每道作业程序都要严格控制，上一道工序不合格，不允许下一道工序的进行，各种准备工作必须能保证施工的连续性。施工作业程序图见图2。图2 施工作业程序图5施工作业方案5.1 管道固定使用手拉葫芦及型钢门架将修复焊口悬吊及支撑固定，保持焊口处于固定状态；使用钢筋焊接点固修复焊口周围支吊加，保持悬吊支撑系统的原始状态。5.2
10、 坡口制备焊口坡口采用去除原有焊缝，先采用与母材对应匹配焊材堆焊上部坡口，后热、堆焊层探伤探伤、堆焊层热处理、堆焊层探伤、低匹配焊接至接口全厚度72.5,整口热处理，整口探伤顺序施工，施工顺序可参照上锅附件1。开裂焊口坡口形状和尺寸按设计图纸和供货方提供的资料打磨加工，见图3。图3 坡口形状及尺寸图焊口现场坡口加工采用碳弧气刨方法，刨除原有焊缝金属，加工须去除碳弧气刨时造成的渗碳层3，坡口修整时，可使用角向砂轮机等轻便工具。管道（管子）端面应与管道中心线垂直。其偏斜度f（见图4）应2mm。 f 图4 管端面应与管道中心线偏斜度坡口打磨加工完后，如需隔一段时间焊接，为防止坡口氧化，应将管口封堵保
11、护。焊前坡口检查项目：上部堆焊后坡口：热处理后100%MT及硬度测试下部焊缝割除后原始坡口：100%MT及硬度测试坡口内及边缘10mm15mm内母材不能有裂纹、坡口破损及毛刺等缺陷（可用10倍放大镜检查）。坡口形状、尺寸符合图3要求，管内去除及清理打磨遗留的铁削，保持管内清洁。5.3焊口组对装配前应将坡口表面及附近母材(内、外壁)的油、漆、垢、锈等清理干净,直至发出金属光泽，清理范围为：坡口每侧各为10mm15mm。焊口对口时应做到内壁（根部）齐平, 如有错口，其错口值应不大于1mm。管道对口时一般应平直，焊接角变形在距离接口中心200mm处测量，其折口偏差值应3mm。管道组对的对口间隙为2.
12、54。对口时不允许强行对口。管道加固装置应在焊口热处理完毕后才能去掉。5.4 组对点固焊点固焊用的焊接材料、焊接工艺和选定的焊工技术条件与正式施焊时的相同及R407焊条。点固焊和施焊过程中，不得在管子表面引燃电弧，试验电流。且焊缝的起头和收尾应圆滑，以防在焊缝接头时产生未焊透缺陷。点固焊时，可采用“定位块”法点固在坡口内，点固焊不少于3点，见图5。图5 坡口固定示意图焊接过程中，施焊至“定位块”处时，应将“定位块”除掉，并将焊点用砂轮机磨掉，不得留有焊疤等痕迹。并以10倍放大镜检查，确认无裂纹等缺陷后，方可继续施焊。点固焊完毕后再次检查有无错口、对口间隙是否合适、点固焊缝有无缺陷，如有问题，必
13、须用机械方法将焊点磨掉,重新点焊。5.5 焊前预热焊接预热温度及施焊过程中层间温度见图6。T（）230180 SMAWT1G0t（h）图6 焊前预热温度曲线示意图坡口堆焊：两侧坡口堆焊前预热按照手工电弧焊预热至坡口底部达到230（采用激光测温仪测温），升、降温温度85/h。对接焊口预热参数：预热温度：GTAW180、SMAW230（预热至坡口底部规定温度）。升、降温温度85/h。层间温度：GTAW180250；SMAW230300。预热采用6片10KW加热片或同功率加热绳，母材两侧各3片（加热片布置图见图7），温度分区控制。热电偶应牢固绑扎在距坡口边缘不大于15mm处，母材两侧12点及6点各一
14、只，预热宽度从对口中心开始，P91侧不小于200mm，阀门侧为过渡段长度。保温宽度每侧不小于300mm。保温厚度不小于40。对接焊前内部填充保温面，以保证管道坡口内外壁温差在30内。 图7 焊前预热加热器布置图5.6 焊口正式施焊要求5.6.1焊接方法坡口堆焊：焊条电弧焊对接焊：手工氩弧焊打底，焊条电弧焊填充、盖面。5.6.2焊接材料上部坡口堆焊层：P91侧坡口：E9015-B9 3.2、 WC9坡口：R407 3.2堆焊方向：沿管道周长环向堆焊5.6.3焊口对接焊焊丝2.5规格TIGR40打底 焊条2.5、3.2、4.0规格R407填充、盖面焊层道布置：多层多道焊上部坡口堆焊层：3.2焊条填充
