（上海电力安装第一工程公司 上海 200090）
摘要：本文主要针对华能长兴项目致力于建设我国目前蒸汽参数最高，热效率最优、安全稳定性极高的超超临界一次中间再热660MW级燃煤发电机组的研究，得出高效超超临界燃煤机组建设施工的关键技术，打造出国际一流的发电机组。
关键词：锅炉 安装 焊接技术
一、工程特点
（一）工程的主要设计特点：
1. 锅炉采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的660MW超超临界变压直流燃煤炉，单炉膛、一次再热、采用墙式切圆燃烧方式、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。
2. 本工程2×660MW高效超超临界燃煤机组过热器出口温度和再热蒸汽出口温度分别达到605℃和623℃，过热器出口压力29.3MPa，锅炉保证热效率达94.31%。
3. 本工程锅炉部分主要使用的材料为P92/T92、P91/T91、15CrMoG等.汽机主蒸汽和高温再热蒸汽管道材料为P92。
（二）主要设备的特点：
1. 水平底包覆几何尺寸为19258mm×8133mm×4683mm，设备位于锅炉折焰角水平烟道区域，作为烟气通道位于前后炉膛之间，由刚性梁桁架、水冷壁管屏、水平烟道进出口集箱、水平烟道混合器、集箱连接管组成。
2. 本机组锅炉受热面组件使用15CrMo管材，管径规格一般为40~60毫米，壁厚一般在10~13毫米的部件主要分布在后水冷壁吊挂管、后烟道包墙等，焊口数量1948只。
3. 本机组锅炉再热蒸汽管道口径大壁厚厚，材质为高合金钢P92。热再热管道上截止阀形状近似立方体，阀体焊口外径大、壁厚厚（Φ711×55）且它的过渡段非常短。
4．本机组锅炉水冷壁焊口有24681只，水冷壁前后墙宽度19.268米，左右墙宽度19.23米，高度75.787米。拼缝长度累计约2450米，镶嵌块的累计长度约1116米。
（三）安装难题和特点
本工程部分受热面组件采用的小口径厚壁的15CrMo管材，这些管材的焊口以前焊接完成后都要进行焊后热处理（高温回火）；截止阀上用于连接管道的过渡段太短，其长度只有90mm；截止阀本身体积大，其长×宽×高=850×700×1000mm，散热面积大，如果对截止阀进行辅助加热，加热器如何安装是个难点；
膜式水冷壁管是超临界、超超临界锅炉的一个重要受压部件，它的特点是炉膛截面大、炉管刚性差、焊缝集中，鳍片焊接时产生的应力会导致水冷壁产生较大的变形量；锅炉水平底包覆体积较大，无法在高空单件吊装施工，管屏设备外形尺寸不规则，且设备组件安装的顺序性较强。
二、主要施工技术的研究内容和创新点
（一）、660MW燃煤机组锅炉水平底包覆的安装
利用合理的优化方案，结合水平底包覆的特点，加快水平底包覆的安装周期，为后续受热面施工赢得了宝贵的时间。
在本工程对水平底包覆的施工，针对其“散、大、重”的特点，技术人员采用了以下施工方案。
1、将组件合理安排，遵循由下至上的原则，在地面组合。
2、将集箱与混合器在地面组合过程中全部安装就位，在管屏组合的时候，同步进行集箱与混合器的连接管安装工作。
3、避免由于外型尺寸的不规则造成的设备翻身。
通过对水平底包覆施工方案的优化，减少了高空作业带来的施工人员安全风险；更有利于对设备安装过程中的质量控制；与此同时在同样的施工人员结构下，加快了工程施工进度，缩短了施工周期。
（二）、15CrMo焊后免热处理焊接工艺
利用合适的焊接工艺保证15CrMo小口径焊口力学性能，同时免去焊后热处理节约施工成本。
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在超超临界机组中，锅炉受热面组件有大量的15CrMo小口径焊口，焊接技术人员在焊接15CrMo小口径焊口中采用了以下技术
1．焊前采用火焰预热；
2．焊接过程采用合适的焊接电流和焊接速度；
3．使层间温度控制在150~400℃；
4．完成焊接后使用保温棉使焊口缓冷到室温。
采用以上技术措施的焊接的15CrMo小口径焊口可以免除焊后热处理工序，同时它们的硬度、冲击韧性和金相组织都符合规范要求。锅炉水压试验时所有焊口滴水不漏，这说明我们的这个技术是可靠实用的。免焊后热处理工艺在保证质量的前提条件下可以明显降低现场施工人力、物力成本，缩短施工周期提高工作效率降。
（三）、P92厚壁焊口热处理工艺研究——热再热管道截止阀焊口热处理工艺
利用圆形吊架环吊挂加热器，对P92热再热管道截止阀进行整体辅助加热来完成焊口焊后热处理。
在超超临界机组中材质为P92的热再热管道上截止阀形状近似立方体，阀体焊口外径大、壁厚厚（Φ711×55）且它的过渡段非常短，采用常规的热处理施工工艺难以完成截止阀焊口热处理。技术人员在攻克技术难点时采用了以下方法：
1根据计算公式确定热处理总功率；
2.设计圆形吊架环吊挂加热器，用于立方形截止阀辅助加热；
3.设计截止阀焊口热处理的热电偶布置、加热器布置、保温棉布置方案；
4.制定焊口热处理和截止阀辅助加热的工艺曲线。
通过上述方法，施工人员顺利地完成了现场高难度的阀体焊口热处理。热处理过程中未发生热电偶松动、加热器脱落、加热功率不足等意外情况。热处理后的焊口硬度符合规范要求，记录曲线无异常。这个热处理工艺方法在施工现场取得了很好的效果。
（四）、超超临界锅炉膜式水冷壁安装阶段密封焊接的变型控制
采取合理的焊接工艺方法来控制膜式水冷壁管的焊接时产生的焊接变形，确保了膜式水冷壁管的安装质量。
膜式水冷壁是超临界和超超临界锅炉中一个非常重要的部件，它具有炉膛截面大、管道刚性强、焊缝集中、焊接变形控制难度大的特点。技术人员在分析了水冷壁受力特点并计算了变形量后采取了以下焊接工艺：
1．减少焊接线能量；
2．分段退焊与间隙焊；
3．由内向外依次焊接；
4．均布对称施焊；
5．反变形控制与刚性拘束；
现场施工中，在水冷壁开缝鳍片密封焊接、水冷壁整屏焊接、水冷壁密封块焊接和管屏变形的矫正使用上述方法取得了很好的效果。由焊接应力引起的水冷壁变形被控制规定的技术指标内，得到监理、业主的肯定。
三、结论
①小口径15CrMo焊后免热处理焊口与“三免”焊口相比，硬度数据接近。所有的硬度数据符合规范要求。
②小口径15CrMo焊后免热处理焊口在焊接的整个过程都必须严
格按工艺评定的要求执行。焊前预热和焊后缓冷是重要的质量控制点。
③小口径15CrMo焊后免热处理焊口应做硬度抽检，抽检比例不小于5%。抽检样本应涵盖每天每个焊工施焊的焊口。
④小口径15CrMo焊口焊后免热处理可以节省大量的材料消耗、人力消耗、工时消耗，经济效益明显。
⑤小口径15CrMo对热处理的壁厚限制可适度放宽，长兴项目的施工经验可以推广到以后同类型机组的工程。
采用辅助加热工艺，4个热再热截止阀焊口热处理分两次顺利完成，热处理质量符合规范要求，特别是焊缝硬度都在180~270HB的规定范围内。通过此次实践我们可以得出以下结论：
①对于形状近似立方体的截止阀，其安装焊口在热处理时必须要对截止阀进行整体辅助加热，仅对焊口加热是无法完成热处理过程的。
②对形状近似立方体的截止阀进行辅助加热时，应根据截止阀的形状特点设计合理的辅助工具（例如圆形套环）来安装固定加热器。
③辅助加热只需在焊口升温和保温过程中进行，当焊口进入降温阶段时就可以停止辅助加热。
④此工艺方法可以在其它工程类似的结构中使用。
⑤由于锅炉厂内制作截止阀是进行整体焊后热处理的，所以锅炉厂在使用这类形状的截止阀时应考虑现场安装的需要，将过渡段适当加长（管子壁厚的6~7倍），以便于安装单位施工。
论文作者:刘伟钧
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/23
标签：截止阀论文; 水冷论文; 锅炉论文; 小口径论文; 机组论文; 超临界论文; 水平论文; 《电力设备》2017年第26期论文;