450MW燃气电厂耐热钢焊口缺陷修复方案

450MW 燃气电厂 耐热钢 焊口缺陷修复 方案

廖琼科

广东粤电安信电力检修安装有限公司 广东东莞 523936

摘要：针对机组投运后高温再热蒸汽热段管焊口号RD-P21，经射线检测发现存在裂纹缺陷长度7mm，依据NB/T47013.2-2015评定级别为Ⅳ级，后经超声检测发现该缺陷深度为9~10mm判断为根部未融合，严重威胁到机组的安全运行特制定本修复方案以消除安全隐患。

关键字：热应力；切除；热处理；焊接；硬度；工艺、温度

一、施工前准备工作（必须有系列内容，但不限于此）：

1. 临时安全及技术措施：确认系统已隔离，管道内无残留余压。

2. 焊丝使用前应除油去锈，并保持表面干燥;碱性焊条烘焙温度300~350℃;

3. 现场焊接时，焊条应存放在保温筒中逐根取用，保温筒应始终接通电源，温度保持在80~120℃;

2. 施工步骤及注意事项

1、管道切除

1. 机组停运后应充分考虑管道热应力，确认温降达到管道保温拆除温度以下方可拆除保温自然冷却。

2. 管道支撑、固定应充分考虑周围设备的影响不得有妨碍或损坏其他设备。

3. 材质规格型号应符合规定要求（光谱检测、里氏硬度检测要求）。

4. 管道切除应采用切割机切除，不得使用火焰切割，切割过程中应充分考虑导热、热辐射导致母材硬度的影响，缓慢施工。

3、焊前准备

1. 坡口的基本形式及尺寸应符合图纸设计及焊接要求；坡口处母材无裂纹、重皮、坡口损伤和毛刺等缺陷;切口边缘要留有加工余量；

2. 焊口及母材附近内外壁的每一侧各10~15mm范围内的油污、铁锈、水分等杂物清理干净；

3. 焊件对口时要求内壁齐平，对接焊口的局部错口值不应超过壁厚的10%，且不大于1mm；

4. 中、高合金钢（含Cr≥3%或合金总含量≥5%）的管道焊口，为防止根部氧化或过烧，修复焊接时内壁应进行充氩气保护。

4、焊前预热

1. 预热温度为200-250℃，层间温度＜250℃，采用TIG打底时下限温度降低50℃，预热时的加热宽度应满足要求，当监测焊件坡口外热达到预热温度时，应保持一定时间，使坡口待焊接部位的温度达到要求。

2. 电加热器在坡口两侧分别布置或全覆盖布置时，加热宽度自坡口边沿开始计算，且符合下列要求：

1. 采用柔性陶瓷电阻加热或远红外辐射加热时，每侧加热宽度不小于焊件厚度的4倍，且不小于100mm；

2. 当待焊接区为类似点状时，加热范围是以焊接中心为圆心、以焊缝最大深度尺寸的9倍为半径的近圆形区域。

5、焊接工艺要求

1. 严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物；

2. 对接焊口，其中心线距离管子弯曲起点不小于管子外径，且不小于100mm；两个对接焊口间最小间距不得小于管子直径，且不得小于150mm；

3. 焊条电弧焊进行填充和盖面时，宜采用直径不大于（3.2mm）的焊条焊接，焊缝其单层增厚不超过焊条直径，单焊道摆动宽度不大于所用焊丝（条）直径的4倍；

4. 采取二人对称焊以防至热应力形变；施焊时应特别注意接头错开，收弧时应将熔池填满；

5. 焊件温度降至80-120℃,保温lh～2h后立即迸行焊后热处理；

6. 焊接接头应采用多层、多道焊,多层多道焊的接头应错开；Ws打底的厚度不小于3mm，并及时进行次层的焊接；其它焊道的单层厚度不大于所用焊丝（条）直径加2mm；在打底结束前应留一处检查孔，以便焊工用肉眼能检测焊缝根部成形情况，发现问题及时处理，对管径≥219mm的管道，氩弧打底的推荐焊接顺序如图3：

7. 根
   部焊接完成，应及时进行次层焊缝的焊接，多层多道焊时应逐层进行检查，以便发现缺陷及时处理，检查合格后，方可焊接次层，直至完成。

8. 大径管的壁厚焊接应采用多层多道焊，单层焊道厚度不大于所用焊条直径加2mm，单层焊的宽度不大于焊条直径的5倍，多层多道焊的焊接排列顺序要求见图4：

9. 施
   焊过程中，焊接收弧时应将熔池填满，多层多道焊的焊接接头应错开30mm。

10. 施焊过程中除工艺和检验上的要求分次焊接外，应该连续焊接完成。

11. 焊口焊接完成后应及时清理焊口周围的飞溅、熔渣等杂物并用油性记号笔写上施焊人员的代号或姓名。

12. 焊口经检验有超过标准的缺陷时应及时进行挖补，补焊时的焊接工艺应与正式焊接的焊接工艺相同。

6、焊接规程要求：

1. 直径大于或等于273rnm的水平管道加热时，应采用分区控温的方法进行加热。

2. 焊缝接头需连续一次性完成，如果不能连续一次性完成的焊缝接头需要进行后热或焊后热处理。

3. 重新焊接后表面检查应无裂纹、夹污或未融合的显现，并按规定进行预热。

7、焊后热处理

1. 焊后热处理采用柔性陶瓷电阻加热方式并严格控制升温、降温速度、恒温时间。

2. 焊后热处理恒温温度的选择原则如下图中从A-M段到PWHT段和空冷段所示，

3. 恒温时间表如下图所示，恒温时间按壁厚的不同在各范围内取值，壁薄的取下限，壁厚的取上限。热处理为高温回火，最佳回火温度为740—760℃。

8、无损检测检测、焊缝、母材硬度检查应合格

2. 结束语：经过本次处理有效的消除了高温再热蒸汽热段管焊口缺陷，并消除了安全隐患有效的保障了机组的安全运行。

3. 编制依据

DL/T438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》、GB/T 12605-1990《钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级》、DL/T821-2002《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》 、DL/T819-2010《火力发电厂焊接热处理技术规程》、DL612－2017《电力工业锅炉压力容器监察规程》、DL/T868-2004《焊接工艺评定规程》、DL 5009.1-2002《电力建设安全工作规程》（第1部分：火力发电厂）