再热器管与厚壁吊板焊接缺陷的检验与处理

再热器管与厚壁吊板焊接缺陷的检验与处理

杜斌

浙江省特种设备科学研究院， 浙江 杭州 310020

摘要：本篇文章主要描述了再热器管和后壁吊板的概念，探讨了缺陷检验和处理的方法，并对于相关建议发表一些个人的观点和看法。

关键词：再热器管；后壁吊板；焊接工作；检验工作；处理方法

引言：再热器管和后壁吊板的焊接，是机器制造过程中的一个重要环节，该接头焊缝的焊接工艺评定，是管'接头质量的重要保证。各国的换热器标准都对管板的焊接工艺评定有要求。GB151-1999《管壳式热交拉器》也提出使用该标准的各方应探讨使用所引用标准最新版本的可能性，即要求对其按最新版的焊接工艺评定标准(NB/T47104)进行焊接工艺评定。各国材准对再热器管和后壁吊板焊缝的工艺评定要求越来越细对该焊缝的工艺评定试样的检验要求越来越多。

一、再热器管和后壁吊板的概念

（一）再热器管

再热器实质上是一种把做过功的低压蒸汽再进行加热并达到一定温度的蒸汽过热器，再热器的作用进一步提高了电厂循环的热效率，并使汽轮机末级叶片的蒸汽温度控制在允许的范围内。再热器就是锅炉中将从汽轮机中出来的水蒸气加热成过热蒸汽的加热器。而再热器管则是一类设备内部能够完成此类工作的管线^[1]。

（二）后壁吊板

吊板是大型物体的重要构件，是内部结构中，位于内顶板以下的平面结构，用于封盖顶部空间，并将其水平分隔成层。而后壁吊板顾名思义，指的是位于后壁位置的吊板。

由于二者的实际重要性都非常高，因此对于焊接部分的工作就要予以重视，通过加强检验，及时采取有效措施进行处理^[2]。

二、缺陷检验

在锅炉安装阶段,再热器系统进行超压水压试验时,在升至工作压力下进行检查发现:末级再热器进口左数第6排前数第1根管子吊耳与管子焊缝处漏水及另有几处管子与卡块焊缝上有水雾状，不能确定是否为泄漏点。为了查明漏点原因，水压试验终止。

泄漏发生在T91管和吊板焊接角焊缝的下端,为焊接吊板时收弧、起弧部位。虽然制造厂家反映吊板焊接全部采用钨极氩弧焊,但是考虑到末级再热器管壁厚较薄的特征（壁厚均只有4mm)，在与厚度为12mm的吊板焊接时如果电流过大，则较易焊穿。如果是焊接工艺原因那该缺陷将具有一定的普遍性,为保险起见,要求安装单位扩大检查范围^[3]。

从母材为SA213-TP310HCbN管割下后管子内壁情况,主要特征为内壁不平整,内壁母材有重熔冷却后的特征。

对已安装完毕的末级再热器每只吊板所在的管段安装焊口割开并利用内窥镜等工具进行管子内壁检查。从管于内表面检查统计情况看,实际的缺陷情况比预期更为严重，TP310HCbN、SUPER304H-SB两种材料的再热器管和吊板焊接时发生的焊穿缺陷比T91材料的管子数量更多，特别是SUPER304H-SB管，全部有焊穿缺陷，可以定性为批量焊接不合格。为了进一步分析缺陷原因，笔者对三种材料的管段均进行了微观组织分析。

由于焊接时电流过大产生热裂纹，在设备装、卸车及安装过程中多次起吊产生的载荷用下，同时考虑水压试验的过程中环向应力的影响，焊缝内的缺陷有可能扩展并导致泄漏。

三、缺陷的处理

由于缺陷是在锅炉水压试验过程中发现的，末级再热器全部已经吊装并且已焊接完成，高冠密封也已焊接完毕。按照吊板的设计意图，此时的吊板已不再具有使用功能，故决定采用相同规格、相同材质的管段替代已焊穿的管段。但由于安装焊口与吊板间距过小，为了保证焊口间距要求，上部切割为安装焊口偏上20~40mm处，下部切割口在顶棚下方母材，替换管长度为1100mm，缺陷管替换焊接完成后不再焊接吊板。由于前后段管屏结构形式不一致，换管方案也不尽一样^[4]。

对末级再热器前段管屏,由于吊板靠近顶棚,采取在顶棚上、下方割管,并将顶棚的套管剖开,抽出管子,将新管子插入套管对齐焊回,并将管子与顶棚套管重新焊接,每根管子有两道焊口,结构情况见图4。对末级再热器后段管屏,除了跟前段相同的做法外,由于出口过渡段有一弯管,导致间隙较小,处理时将弯管一起割下,将弯管与所更换管段焊好后再进行整体焊接，所以一根管子有三道焊口。

此次处理对有内壁缺陷的管段全部给予更换,换管焊口涉及T91材质焊口14只，SA213-TP310HCFDSFEbN焊口共125只,SA213-SSFEGUPER304H-SB焊口共2456只,经射线检测全部合格。消缺工作结束后,二次系统重新进行了水压试验,检查中未发生泄温情况。

四、相关建议

不锈钢薄壁管与吊板焊接时对管子损伤是隐蔽性极强的缺陷,由于附焊件不是承压部件,无论是在制造厂,还是安装现场,对它们的制造质量都疏于严格管理和监督,成为质量检验中的“死角”,这也是该类缺陷直至水压试验泄漏才能暴露出来的原因。这次泄漏事故的发生给锅炉设计、制造、安装等环节敲响了警钟。

1)由于TP310HCbNHNJ、SUPEDAWER304H-SB等奥氏体耐热不锈钢的热导率小、线膨胀系数大，因此,从结构设计上应考虑尽量避免在薄壁奥氏体不锈钢管上焊接较厚的附焊件。如果不能避免,建议考虑采用套管焊接,将厚壁附焊件焊接于套管上。

2）奥氏体不锈钢与附件焊接时应制定严格的工艺保证措施,并经严格的焊接工艺评定。在制造阶段，焊接完成后应增加对母管内壁质量检验的方法和抽查的比例,才能保证奥氏体不锈钢材料在高温下的服役能力。

3）新建锅炉在地面组合阶段,建议采用内窥镜检查等方式对薄壁管的吊板焊缝区域管子内壁情况进行抽查，如果发现有焊穿、内壁不圆滑等特征缺陷,可以判定为工艺缺陷,应扩大检查,尽量避免将该类缺陷遗留到高空安装阶段,而增加处理难度和费用^[5]。

五、结束语

综上所述，再热器管和后壁吊板的焊接工艺评定是该焊缝质量保证的一个重要环节,而对该工艺评定的检验要求﹐是判断该工艺评定能否合格的基础。在各国标准中,对这种检验要求越来越细化﹐世界许多工程公司在该工艺评定中提出新的要求,对重要的设备﹐在正式焊接前增加管子和管板焊接的模拟试验(MockupTest)。通过这些检验的介绍，能使我们了解目前世界上对再热器管和后壁吊板工艺评定中的动向，为我国的焊接工艺评定发展进步﹐提供了必要的信息。

参考文献：

[1]楼红军,曹宏伟.再热器管与厚壁吊板焊接缺陷的检验与处理[J].中国特种设备安全,2018,27(8):34-36.

[2]马俊，陶渊跟.再热器管与厚壁吊板焯接缺陷的检验与处理[J].中国特种设备安全,2018（15）：00036-00037.

[3]邓辉,罗尔雕.高温再热器出口联箱管座角焊缝开裂原因分析[J].华电技术,2019,41(008):74-77,80.

[4]张聪慧,陈国胜.TP347H高温再热器管泄漏原因分析及检验处理[J].热加工工艺,2019,v.48;No.523(21):182-186.

[5]沈红,罗家裕,孙旭东.换热器管子与管板焊缝焊接工艺评定中的检验要求[J].中国特种设备安全,2014(11):00005-00009.