1、前言
    大型高壓蒸汽鍋爐安裝過(guò)程中，高溫過(guò)熱器是其核心部件，而過(guò)熱器蛇形管焊接質(zhì)量直接影響到鍋爐水壓試驗(yàn)的一次成功及鍋爐正常運(yùn)行，因而確保過(guò)熱器蛇形管焊接質(zhì)量顯得特別重要。
    2005年，我公司承建了巴陵石化有限公司的一臺(tái)UG2 2 0／10.  3-M型高壓蒸汽鍋爐，該鍋爐蒸汽出力220 t/h，額定出口蒸汽壓力10.3MPa。 I，II級(jí)高溫過(guò)熱器蛇形管焊口總數(shù)840個(gè)，材質(zhì)為12CrlMoV。焊接按照《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（火力發(fā)電廠焊接篇）（DL5007-92）施工和驗(yàn)收。焊接方法采用全氬弧焊接。由于蛇形管布置密集（各管之間間隙僅為25mm），加之高空作業(yè)，焊接姿勢(shì)受到限制，焊接難度較大。為了保證蛇形管焊接質(zhì)量，項(xiàng)目部組織組攻關(guān)，特制定了相應(yīng)的焊接控制措施，并遵照?qǐng)?zhí)行，使蛇形管焊接質(zhì)量得以保證，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)鍋爐。     針對(duì)蛇形管焊接特點(diǎn)，對(duì)從事該部件焊接的焊工事先進(jìn)行單人左右手內(nèi)填絲氬弧焊和雙人配合內(nèi)填絲氬弧焊操作培訓(xùn)。并進(jìn)行障礙模擬試焊合格后才可進(jìn)行正式焊接作業(yè)。
    參加蛇形管焊接的焊工，應(yīng)按“鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則”及本單位焊工考試管理制度的要求，經(jīng)規(guī)定的基本知識(shí)和操作技能考試合格后憑取得所承擔(dān)相應(yīng)項(xiàng)目的合格證在有效期內(nèi)進(jìn)行焊接，不得“超期”或“無(wú)證”上崗。
3、材料與焊材
    為了保證組對(duì)時(shí)不產(chǎn)生組對(duì)應(yīng)力，我們對(duì)過(guò)熱器蛇形管管口及集箱管口尺寸全部進(jìn)行測(cè)量檢查，超出規(guī)范要求的必須經(jīng)矯正合格后方可使用；考慮到過(guò)熱器集箱、蛇形管材質(zhì)均為合金鋼，其熱強(qiáng)度要求高，為了避免鍋爐制造時(shí)可能出現(xiàn)的材質(zhì)混淆現(xiàn)象，對(duì)其進(jìn)行100%光譜分析復(fù)查。同時(shí)按照規(guī)范要求對(duì)焊材進(jìn)行100%復(fù)檢。下列情況的材料和焊材不得使用：
    (1)質(zhì)量證明書(shū)與實(shí)物不一致；
    (2)牌號(hào)、標(biāo)號(hào)或其它標(biāo)識(shí)與實(shí)物不一致；
    (3)經(jīng)檢驗(yàn)或復(fù)驗(yàn)不合格。
4、焊接工藝
    焊前公司己提供了所需焊件的全套工藝評(píng)定( PQR)和焊接工藝規(guī)程(WPS)，為了保證施工中執(zhí)行PS準(zhǔn)確無(wú)誤，在現(xiàn)場(chǎng)我們針對(duì)蛇型管的焊接難度和質(zhì)量要求，按確定的過(guò)程制定詳細(xì)的焊接工藝措施。抽調(diào)6名擔(dān)任蛇形管焊接的焊工，將人員按照3組進(jìn)行擇優(yōu)搭配組合后，在試焊棚內(nèi)對(duì)蛇形管按照不同的焊接工藝進(jìn)行模擬試焊。選用全部合格的一組的焊接工藝作為正式焊接工藝。
    同時(shí)由焊接工程師按照焊接工藝評(píng)定和有關(guān)規(guī)范編制詳細(xì)的焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，規(guī)定相應(yīng)的組對(duì)坡口要求、間隙要求、焊接位置、焊接方法、焊前預(yù)熱、焊材選用、層間溫度、焊接層數(shù)、施焊電流、施焊電壓、氬氣流量、焊接速度、焊后熱處理、焊工資格、檢驗(yàn)要求以及對(duì)其焊接障礙的特別工藝措施。
5、焊接用設(shè)備
    在焊接中，采用的氬弧焊機(jī)和焊口熱處理裝置應(yīng)齊全、完好，所使用的電流表、電壓表、壓力表、點(diǎn)式測(cè)溫儀和溫控儀表必須在校驗(yàn)期內(nèi)，氬氣膠管內(nèi)部必須清理干凈。實(shí)踐證明，氣孔主要是由焊把漏氣和膠管中的水分引起的。
6、組對(duì)
    高溫過(guò)熱器蛇形管焊接施工為高空作業(yè)，空間受到限制，且所有焊口均為固定口，使得組對(duì)較為困難，集箱短管與45°彎管組對(duì)時(shí)往往出現(xiàn)一邊有間隙，另一邊無(wú)間隙現(xiàn)象。在無(wú)間隙一側(cè)易出現(xiàn)未焊透，影響焊接質(zhì)量。為了保證組對(duì)口符合要求，我們采取如下措施：
    (1)先組對(duì)集箱兩側(cè)短管與45°彎管焊口，再組對(duì)中間直管焊口。
    (2)事先對(duì)制造尺寸超出要求的管口進(jìn)行矯正。
    (3)加強(qiáng)組對(duì)檢驗(yàn)控制，所有焊口組對(duì)必須經(jīng)專人檢查合格后才可進(jìn)行焊接，且必須做好記錄。
7、焊接
    針對(duì)蛇形管施焊過(guò)程中存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)缺陷的原因分析，在的焊接過(guò)程中采取如下幾項(xiàng)措施：
    (1)編制切實(shí)可行的《高溫過(guò)熱器蛇型管焊接工藝
標(biāo)準(zhǔn)》，施焊過(guò)程中嚴(yán)格遵循焊接工藝流程。
    (2)組對(duì)前應(yīng)將管口表面及內(nèi)壁的油、銹、漆等污物清除干凈，直到全部露出金屬光澤，清理寬度每側(cè)為15--20mm同時(shí)對(duì)變形較大的管口進(jìn)行校正，避免焊口產(chǎn)生組對(duì)應(yīng)力而引起根部裂紋，同時(shí)消除未焊透現(xiàn)象。
    (3)采用高純度氬氣(純度大于99.95%)，流量控制適中10～12 L／m隨時(shí)檢查氬弧焊槍氣路膠管中是否存有水份，同時(shí)對(duì)焊炬噴嘴內(nèi)部清理干凈。氬氣瓶和焊機(jī)不宜與施焊操作點(diǎn)距離過(guò)遠(yuǎn)。
    (4)熄弧應(yīng)在坡口邊緣，熄弧要迅速，弧坑要填滿
    (5)點(diǎn)固焊縫要夠厚夠長(zhǎng)；
    (6)管口切割盡量采用機(jī)械加工；如果采用氣割，割前應(yīng)預(yù)熱，割后應(yīng)保溫緩冷，然后進(jìn)行打磨，以磨去表面淬硬層及過(guò)熱金屬，打磨深度不小于3mm并用著色法檢查，確認(rèn)合格后才允許組對(duì)焊接。
    (7)組對(duì)焊接必須在搭設(shè)的防風(fēng)棚內(nèi)進(jìn)行，集箱上其余敞開(kāi)的接管口全部采用塑料膠帶紙封閉，防止穿堂風(fēng)。
    (8)對(duì)口的根部點(diǎn)固焊應(yīng)與正式施焊時(shí)的焊接工藝相同；考慮到工作的方便，點(diǎn)固焊及打底焊預(yù)熱采用大火焰加熱器進(jìn)行加熱，預(yù)熱溫度250～350℃，由專人確認(rèn)達(dá)到預(yù)熱溫度后，方準(zhǔn)進(jìn)行焊接，以防止點(diǎn)固焊產(chǎn)生裂紋，在焊接到點(diǎn)固焊時(shí)，應(yīng)去除點(diǎn)固焊。
    (9)購(gòu)置點(diǎn)式測(cè)溫計(jì)，嚴(yán)格控制層間溫度250～300℃，在焊接過(guò)程中，如果層間溫度未達(dá)到上述要求，重新加熱，直至達(dá)到要求，才可焊接。
    (10)焊接開(kāi)始后，應(yīng)連續(xù)焊完，若被迫中斷，應(yīng)根據(jù)工藝要求采取防止產(chǎn)生裂紋的緩冷保溫措施；再焊時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查，并確認(rèn)無(wú)裂紋后，方可按原工藝要求，重新預(yù)熱繼續(xù)施焊。
    (11)為了防止延遲裂紋，焊后及時(shí)進(jìn)行保溫緩冷，保溫材料用6=50mm的硅酸鋁玻璃棉，保溫寬度為焊縫兩側(cè)各300mm并設(shè)專人對(duì)保溫寬度及捆綁質(zhì)量進(jìn)行檢查確認(rèn)。
    (12)建立自檢、互檢和專檢質(zhì)量檢查制度，加強(qiáng)過(guò)程質(zhì)量控制，對(duì)I、II級(jí)過(guò)熱器蛇形管畫(huà)出焊口布片圖，做到焊工代號(hào)和焊口位置一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，以保證每道焊口均具有可追溯性。
    (13)加強(qiáng)施工工序管理：兩側(cè)每組焊完1片蛇形管后就進(jìn)行探傷檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)查明原因并進(jìn)行整改。使焊接過(guò)程始終處于受控狀態(tài)，以確保蛇形管的焊接質(zhì)量。
(14)制定獎(jiǎng)罰制度，提高職工質(zhì)量意識(shí)。
8、檢驗(yàn)
    高溫過(guò)熱器蛇形管所有焊口都是固定焊口，且均為障礙焊，考慮到剛剛施焊時(shí)焊工手法不太適應(yīng)，因此，此時(shí)的拍片率要高于規(guī)定比例，待焊接質(zhì)量穩(wěn)定后，再稍降低拍片比例，但總體比例必須滿足規(guī)定要求，另外拍片時(shí)盡量挑選難度較大，施焊自由度小的地方進(jìn)行，且探傷應(yīng)覆蓋每一個(gè)焊工，以充分保證焊接質(zhì)量。
    由于在本工程焊接過(guò)程中各程序控制嚴(yán)格、措施得當(dāng)，焊接質(zhì)量得到了有效控制，最終焊接一次合格率達(dá)到了98.20張數(shù)比），合格率100%。鍋爐水壓試驗(yàn)一次成功，鍋爐一直正常運(yùn)行至現(xiàn)在均符合各項(xiàng)要求。
9、結(jié)論
    高溫過(guò)熱器蛇形管焊接是鍋爐施工中施焊條件最苛刻，難度最大，要求最高，焊接質(zhì)量不易保證的環(huán)節(jié)。通過(guò)本文以上分析可以發(fā)現(xiàn)，只要在焊接過(guò)程中做好如下三個(gè)方面，就能夠有效地控制焊接質(zhì)量，保證鍋爐水壓試驗(yàn)的一次成功及正常運(yùn)行。
9.1針對(duì)特點(diǎn)，完善焊接工藝
    由于焊接工藝評(píng)定與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境及操作條件區(qū)別，焊前必須進(jìn)行模擬施焊，并針對(duì)高溫過(guò)熱器蛇形管焊接特點(diǎn)，專門(mén)編制《高壓蒸汽鍋爐高溫過(guò)熱器蛇形管焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)參與施工人員進(jìn)行相應(yīng)交底培訓(xùn)。
9.2強(qiáng)化施工機(jī)具檢驗(yàn)
    施工前對(duì)焊接過(guò)程中采用的氬弧焊機(jī)、電流表、電壓表、壓力表、點(diǎn)式測(cè)溫儀、焊口熱處理裝置和溫控儀表必須詳細(xì)校驗(yàn)檢查，隨時(shí)對(duì)氬氣膠管內(nèi)部水份及雜物清理干凈。檢驗(yàn)不合格的不得用于施工。
9.3嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)定，加強(qiáng)過(guò)程控制
    建立自檢、互檢和專檢質(zhì)量檢查制度，每道工序派有專人檢查，并必須做好記錄。檢查不合格不得進(jìn)行下道工序，尤其對(duì)于焊口組對(duì)、焊前預(yù)熱、焊接過(guò)程、焊后緩冷、焊接檢查等關(guān)鍵因素進(jìn)行嚴(yán)格控制；同時(shí)對(duì)I、I級(jí)過(guò)熱器蛇形管畫(huà)出焊口布片圖，做到焊工代號(hào)和焊口位置均一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，以保證做到每道焊口具有可追溯性，質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。及時(shí)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并制定補(bǔ)充措施。實(shí)踐表明，加強(qiáng)蛇形管組焊過(guò)程中的各程序施工記錄管理，對(duì)于焊接質(zhì)量控制有良好的效果，富通新能源不但生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，而且還大量銷售木屑顆粒機(jī)壓制的楊木木屑生物質(zhì)鍋爐燃燒。