中国能建东电一公司 辽宁铁岭 112000
摘要：超超临界机组锅炉水冷壁地面组合时，管屏之间的密封焊接极易造成管屏的焊接变形，采取适合的焊接参数和合理的焊接顺序，做好反变形措施，并在新疆准东五彩湾北二电厂3#机组水冷壁组合时有效的控制了水冷壁组件焊接变形。
关键词：水冷壁管屏；密封焊；焊接变形；控制措施
1、工程概况
新疆准东五彩湾北二电厂3号4号（2×660MW）机组工程3号机组，锅炉型号为：HG-1962/28.25-HM，高效超超临界、直流锅炉、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、紧身封闭布置、全钢架结构燃煤π型锅炉。水冷壁上部由水冷壁排管、后侧水冷壁吊挂及水冷壁上集箱和中间集箱组成，中部和下部由螺旋状散管、管排及水冷壁下集箱组成，水冷壁是锅炉炉墙的重要结构件，由管道和鳍片密封焊接而成。其焊后变形降低了水冷壁的强度和刚度，影响下道工序的装配和焊接，并需要大量时间进行校正。因此，控制水冷壁焊接变形，对于实际生产具有重要意义。
2、水冷壁密封焊接变形的原因分析
（1）水冷壁管道管径小、两管之间的距离近、组合焊接后管屏长度长、密封焊要求双面焊接等诸多因素容易导致管道严重变形。
（2）焊接量较大，包括管道焊口焊接、对口时割开的鳞片焊接、焊口附近的小窗户焊接以及管屏之间的焊接。所有密封焊要求双面焊接，焊缝数量多，焊接造成的变形几率较大。
（3）焊接时产生的热量较大，反变形措施要求合适，反变形过大或过小易造成管屏的收缩变形。
（4）焊接顺序及工序流程不合理易造成受热集中，局部出现大的焊接变形。
（5）水冷壁及密封件属于低合金材质，（15CrMoG）施焊前可以不预热，焊接过程中温度变化太大容易出现焊接变形。
3、控制焊接变形的措施
（1）焊接工艺控制措施：由于水冷壁管道在密封焊接时，极易发生收缩变形和角变形，因此在焊接过程中要严格控制焊接工艺参数，主要包括以下几个方面
a.在满足施焊工艺并符合质量要求条件下，坡口焊缝尽可能采用小的坡口角度，焊缝组对间隙取下限，严格控制焊缝余高和焊缝尺寸。
b.焊前适当采取火焰预热的方式并适当提高被焊件的温度，减少焊缝与焊件的温差。
c.焊接过程中焊条摆动要均匀、速度适中，使熔池的冷却速度减慢，采用较小的焊接电流，否则停止焊接或更换焊接位置，避免焊接热应力集中引起组件变形。
（2）提高对口质量、消除焊口的影响。
在管屏对口时，先点固焊，根据管子焊接时的焊接应力向下特点，可让管子对口处稍微向上偏折，然后复查对口错口和折口，保证管子焊接后平整均匀。
（3）进行适度修割、加装鳍片均匀。
管子对口焊接完毕，进行加密封鳍片工作，光管间隙均匀，便于鳍片加装均匀，焊口受焊缝的影响，间隙存在凸凹现象，则需要对鳍片进行适度的切割修整，确保鳍片与管子外壁间隙均匀（焊缝宽度一致）。
（4）合理调整焊接速度、防止局部高温变形。
焊接时，禁止一次大面积把密封焊完，要留下焊缝冷却的时间，可以采用焊工分班施焊制度，待焊缝冷却后再接着施焊，降低组件（焊逢）温度，防止变形。
（5）采取有效措施、限制焊接变形。
受热面组件焊口完毕，在上下密封焊接前对组件焊接区域进行加固措施，防止焊接时组件上下变形；
a.先在联箱头部布置型钢支撑，保证集箱管座和管屏对口时保持平整。（联箱头部支撑）
b.在焊口附近增加了一道加固梁，这样能够有效地防止管排在焊接过程中大面积受热上拱变形。（焊口附近加固梁）
c.在组件下部焊口附近增加一道加固措施，这样能够有效地防止管排在焊接过程中大面积受热下塌变形。（组件下部加固）
（6）采用合理顺序、消除焊接应力变形。
经过反复讨论和模拟实践验证，遵循合理的焊接顺序如下：
第一步：首先焊接所有编号为1的焊缝；数字1表示第一次焊接焊缝；
第二步：接着焊接余下编号为2的焊缝，数字2表示第二次焊接焊缝；
第三步：接着焊接余下编号为3的焊缝，数字3表示第三次焊接焊缝；
第四步：焊接完成背面焊缝的焊接；
第五步：上述四步焊完后，留下的正好是所有8的倍数的焊缝（编号为8和16），则此时可以完成该部分焊缝的焊接。
4、焊接工艺
（1）焊接方法
密封焊采用手工电弧焊。焊条采用R307，规格都为ф3.2mm，采用奥太ZX7-400ST焊机。
（2）焊接准备
清除油、锈、漆和氧化皮，坡口内外两侧10-15mm内修磨出金属光泽，单边坡口30-35度。
按图纸建议，焊缝间隙为1mm，考虑实际效果需要，间隙为2-3mm，且下部可大些，上部可小些。定位焊位置为上下各一点，长度为20mm。
（3）焊接参数
主要焊接参数：焊条直径ф3.2mm，电流110A～120A，焊接速度为80 mm/min左右。
（4）组焊操作方法
a.地面组对装配
水冷壁管屏由于制造及运输的原因，管口组对时错口较大，最大可达25mm，必须进行校正，使错口值小于0.5mm。首先根据错口的大小，参照成排管的外观尺寸，把鳍片割开一定间距，加外力，用氧乙炔火焰校正，达到满意的对口及成排管整体尺寸要求时，点焊割开的鳍片，所有的错口校正完后，重新修磨坡口尺寸及组对间隙。
b. 定位焊
定位的过程中考虑收缩变形，若顺序不对，会使装配好的间隙变小，甚至挤死。操作中先定位两端及中间的三根管，固定成排管的整体尺寸，然后左右对称交错定位其他焊口。定位过程中注意观察未定位的焊口变化，先点间隙小的。所以组对时焊口间隙不可一致，先定位的焊口间隙要小于后定位的焊口，最小间隙2mm。
焊件水平固定时，可将其截面看作钟表面，定位焊缝位置为6点钟、12点钟，按照施焊工艺，防止焊口错口或折口等管道变形缺陷。
5、结论
针对水冷壁等受热面管排组合和安装时焊接密封等特点，通过采取合适的焊接方法、合理的焊接顺序、对称焊接、反变形、刚性固定法等工艺措施，有效地控制了管排的焊接变形，组合安装后工艺优良，外形美观，达到了技术要求的各项验收标准。
参考文献
[1]《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869—2012）
[2]《焊接工艺评定报告》（东电一公司）
[3]《电力钢结构焊接通用技术条件》（DL/T 678-2013）
[4]《电力建设施工质量验收及评价规程 第7部分：焊接（DL/T 5210.7-2010）
论文作者:史俊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/29
标签：水冷论文; 间隙论文; 对口论文; 组合论文; 措施论文; 组件论文; 均匀论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;