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600MW凝汽器不锈钢管胀、切、焊施工工艺

发布时间：2011/3/28 阅读次数：2635 字体大小: 【小】【中】【大】

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600MW凝汽器不锈钢管胀、切、焊施工工艺

摘要：本文着重介绍了某电厂600MW机组凝汽器不锈钢管切、胀、焊的施工工艺，对施工过程的施工方法、施工要求、质量控制要点及影响焊接质量的因素作了论述。

引言：

　　凝汽器是电厂中重要的热交换设备，根据对循环水水质的不同要求，凝汽器冷却管束可选用铜管、钛管及不锈钢管。为了提高凝汽器的高可靠性、高气密性，大型火力发电机组的凝汽器在淡水区域选择不锈钢管以成为目前的发展趋势。由于此种凝汽器属新工艺，在行业内尚未有统一的施工标准，施工工艺只能参照钛管执行。

工程概况：

　　某电厂一期工程#2机组凝汽器为上海动力设备有限公司生产的N－38000－1型双背压、双壳体、单流程、表面式、横向布置的凝汽器，由低压凝汽器A和高压凝汽器B组成。凝汽器冷却管全部采用不锈钢管，管板采用SA516Gr.70＋SA240 304L复合板。考虑排汽对管束的冲击影响，顶部及空冷区选用Φ25× 0.7mm加厚管子，其余部位的管子规格为Φ25× 0.5mm，共计41896根不锈钢管。为保证密封性能不锈钢管安装采用先胀后密封焊的施工工艺，主要焊接工作量为不锈钢管板的焊接，共有83792道管板焊口。

胀、切工艺：

　　按设计要求，凝汽器不锈钢管与管板采用胀－焊的工艺。从密封角度来讲，采用胀－焊工艺相当于上了双保险，更能保证其密封性能。从焊接工艺角度来讲，焊前先胀好处有三：一是因为不锈钢管的管壁薄，仅0.5~0.7mm厚，如果不胀或欠胀，管子与管板之间就会出现间隙，焊接时就有可能出现烧穿或未熔合等缺陷；二是不锈钢管焊接需要背面氩气保护，而凝汽器受结构限制，不可能从管板里面进行充氩保护，采用先胀后焊，胀管后就能消除管子与管板孔之间的间隙，从而避免焊缝后面的氧化；三是能保证焊机定芯棒插入管子后防止管子的移动。

　　1、试胀

　　正式胀接前的试胀工作极为重要，它是培训职工练习胀切、掌握工具性能及胀接参数的有效途径。本次胀、切工具选用合肥亿讯产品（数字显示、无级调控），利用制造厂提供的小复合管板进行试验。经过反复试验、比较，最后确定：

采用五珠轴承式胀管器效果较好，胀口不易出现卷边。
胀管电流控制在4.3~4.5A，管子胀薄率基本在4％~6％之间。
根据不锈钢材质本身固有的特性，切管及削平时采用低速电钻配白钢刀头效果较好。
管子露出管板0.2~0.4mm时焊缝宽度及质量效果最好。

　　2、正式胀、切

由于穿管时是从进出水侧向返回水侧进行穿装，进出水侧的管头未受损伤，管端仍保持原有的平齐状态，只要控制好管子露出管板的长度（0.2~0.4mm），就可省去切、削两道工序，只进行胀接操作，所以尽量应先从此侧开始正式胀管。
由于穿管时管子露出管板的长度不一，用木锤直接敲击调整长度不易控制，可用自制工具（铜质）将管板所有管头统一控制在0.5mm左右。实践证明：胀管时胀头插入管子后只要轻轻顶住再开始胀管（胀接全过程中都不要用力顶，控制好力度），且管子另一端需设专人配合，这样胀后管头露出管板一般在0.2~0.4mm，达到焊接要求。
每块管板在整体胀接前，为防止管板发生变形，先进行“花胀”，分好区域（5~6组），每组控制在60~80根。
胀前用大功率吸尘器在胀接区域仔细清理管子内部的颗粒物及杂物，此工序很重要，以避免在管壁上出现划痕。
胀接过程中胀杆和胀子随时检查、清理（一般在3~5根后清理），如有损坏必须立即更换，特别注意胀杆端部防胀子脱落的小螺母，最好在胀前将其点焊固定，以防在旋转过程中脱落，造成将管子内部划伤。
在用内切管器切管时，管口容易出现卷边、毛刺、斜口甚至“崩口”现象，且切5~10根后需更换刀头。分析其原因：
　　1、不锈钢本身具有固有的“粘性”。
　　2、刀头的材质及切割部位的形状。
　　3、切管器的操作方式。
　　采取的措施：
　　选用白钢刀头，购置成品刀条，自己磨制刀头，磨制的刀头无固定形状,完全根据自己的不断摸索及积累的经验来确定，另外操作切管器时要水平顶在管板上且均匀用力前推电钻，不得用猛力顶及来回晃动电钻。实际效果：卷边、毛刺、“崩口”现象基本消除，每个刀头连续能切20~30根管，重新磨刀后，可反复使用4~5次左右（刀头反复使用受热后，切割性能大大降低），所以刀条消耗量较大。
在用削平器对管头进行削平时，管口易出现卷边、毛刺缺陷，此工序不合格必将直接影响焊接质量及外观工艺。人工修理管头卷边、毛刺，工作量大且繁琐。针对此种情况，一是尽量减小削平量，在第一道切管工序时将管头伸出量控制在0.5~0.6mm最为适宜，此为关键；二是可对削平器进行改进，将调节套筒内径车大1~1.5mm，刀头长度也要随之加大，这样可有效降低在管子椭圆或削平器晃动的情况下因刀头长度长度不够而引起的卷边、毛刺缺陷。
一侧施焊另一侧严禁胀、切管操作，以保证焊接质量。
胀管过程中随时用内径量表测量管内径，及时调整胀接参数，以避免出现过胀、欠胀现象。
不锈钢管（TP304）采用先胀后焊工艺，而TP304属奥氏体不锈钢，其导热系数低，线性膨胀系数大，因此自由焊接时变形大，拘束焊接时又易产生内应力。基于此原因，为保证高可靠的双重气密性，在胀管时胀口处管壁胀薄率尽量控制在上限（6％），这样在焊接产生变形后，仅凭胀口或焊口也不致产生泄漏。

焊接工艺：
　　1、焊接设备
　　该工程采用EWA306型全自动脉冲钨极氩弧焊机，采用不添焊丝的方式。焊接参数在控制箱面板上调整好后，施工人员只须操作遥控盒上各功能按钮即可实现自动焊接。
　　2、焊接参数
　　a 　预送气时间：2s
　　 b 　滞后气时间：5s
　　c 　直流脉冲电流选择：PDC
　　 d 　电流增量：1.0
　　 e 　预熔时间：2s
　　 f 　预熔电流：30A
　　 g 　峰值时间：0.09s
　　h 　峰值电流：100A
　　 i　基值时间：0.09s
　　J 　基值电流：20
　　K 　焊接电流开始衰减位置：365°
　　 l 　电流衰减时间：4s
　　 m　正向/反向旋转：cw

　　3、作业要求

清洗工作是保障焊接质量的一道重要的工序，必须严格按照规程进行清洗。
口清洁度以白绸布蘸酒精擦拭不染色为合格。加工及清洗完毕的管口严禁用手触摸，暂时不焊的管口须用塑料薄膜覆盖，以防污染。
焊工须穿戴洁净的白工作服和脱脂纯涤手套及戴防护眼镜。
不锈钢管胀管时应不存在欠胀或过胀现象，应使接触面紧密。
铣（削）后留在管口的毛刺必须清除，并清洗干净，使用塑料薄膜进行保护。
由于不锈钢的延伸性较好，切管时容易造成变形，如管口变了形，应进行校正后方可进行胀焊
起弧位置和收弧位置，从11点位置起弧，顺时针旋转一周在过11点位置收弧保证其有重合，机头焊嘴自动返回到11点起弧位置（图 2）。钨棒与焊件的夹角以8°为宜，当出现起弧困难时，实践证明将一根铜丝在喷嘴缠绕数圈后，连在机头固定喷嘴的导电部位，以改变电场，将起到易起弧和稳弧的作用。

　　5、焊接顺序

在前后管板同时进行焊接时，不得同时焊接一根不锈钢管。应合理分区域进行施焊。
在一侧进行密封焊结束时，另一侧才可进行此管的胀管、割管、洗管等工作。
为了防止焊接过程中的不锈钢复合板产生变形，焊接时应采用“之”字型跳焊法。（图3）

　　6、在焊接过程中，使用电流卡表测量了焊接电流如图4所示：

　　7、影响焊接质量的因素与分析及对策
　　1）影响焊接质量的因素与分析

序号	影响质量因素	分析
1	焊接人员操作不好	焊工经过培训，切经过厂家、监理、甲方三方认可。（非要因）
2	焊口颜色发蓝	在焊口清洁度不够，原因是开始就没有清理好或灰尘等的二次污染。（要因）
3	焊接过程中粘钨极	在模拟焊接过程中，钨极与管口的间距未调整好。（要因）
4	焊口表面有毛刺	确保胀、切管的质量及管子露出管板的长度（要因）
5	焊口切偏
6	焊口胀接的接触面不紧密
7	焊工误操作	操作过程单一枯燥，且焊口众多需不断重复，焊工易产生疲劳和烦躁情绪。（要因）
8	焊机电流电压等参数失稳	作业前焊机经过检查且有专人维护和修理。（非要因）

　　 2）主要因素及对策

序号	要因	对策
1	焊口颜色发蓝	1.让职工了解管口的清洁度对于焊接质量的重要性。 2.焊前使用白绸布蘸酒精擦拭至不染色为合格。 3.搭设密封作业棚、清理后的管口用透明薄模覆盖，防止灰尘等的二次污染。
2	焊接过程中粘钨极	1.培训时要求焊工必须掌握钨极与管口的最佳间距和角度。2.在焊前模拟焊接过程中让机头旋转一周，进行校核和确认。
3	焊工误操作	1.加强教育，提高焊工的质量意识。 2.减少加班次数，当操作时间过长时可轮换休息，以保证焊工的精力。

　　由于本人也尚属首次参与600MW凝汽器不锈钢管的施工，经验欠缺，水平有限，本着学习、总结的态度对该工程中不锈钢管胀、切、焊的施工工艺加以粗浅分析、比较，可能有不恰当之处，仅供参考、借鉴。

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