提高光塔项目集热管屏修复合格率的技术分析——以某标950MW太阳能光热光伏复合项目为例

提高光塔项目集热管屏修复合格率的技术分析——以某标 950MW 太阳能光热光伏复合项目为例

左云波

中国能源建设集团湖南火电建设有限公司

摘要：光塔项目集热管屏是大型光伏项目的重要构成部分。此类项目因为承建时期技术、材料，以及运行过程中的自然损耗，逐渐影响到项目的正常运转。在后续维护修复过程中，需要找出问题的根源，并制定相应的技术保障措施。本文结合中东地区某950mw太阳能光热光伏项目为例，就QC技术质量控制进行分析。

关键词：光塔；光伏混合；集热管屏；修复；技术保障

某950MW太阳能光热光伏混合项目是迄今为止，全球最大的太阳能发电项目。该项目包括700MW太阳能光热电站和250MW光伏电站。700MW光热电站包括：1x100MW塔式储热发电机组和3x200MW槽式储热发电机组。该项目是我国“一带一路”的重点工程项目，也是我国企业在中东北非市场的标志性项目。

1.相关技术分析

集热管屏是光热塔式项目集热器的核心部件，集热管材质为SB626NO6230的高镍合金管，规格为50.8*2.0mm，该材质有极强的吸热性和收缩性，因运输保护不当造成集热管大面积海水锈蚀，需要更换集热管，而其超薄特性及较小的管间间距造成管屏修复大大增加，同时该材质焊接时对热输入和清洁度要求也相当高，集热管每根管道采购成本高达5000美金，高额的成本不容许有太多的返修。前期修复工作由欧洲某个厂家担任，在一个月时间仅完成19个焊口，其一次合格率也极不理想。为了如期保质的完成管屏修复工作，甲方委托我司进行技术攻关，我司接到通知后特成立提高集热管屏修复一次合格率QC小组。

2.项目简介

该项目前期由欧洲某家公司负责，其产品合格率较低，产生缺陷多为气孔，可借鉴经验有限。作为攻关团队，我们在之前的施工过程从来没有接触过这类管道焊接，为了保证管屏修复的质量，在前期专门进行了模拟练习，直接在原管屏装配练习管，进行实地练习攻关，最大限度地模拟现场焊接，对练习管道进行分批合格率调查。本项目QC小组选择了“提高光塔项目集热器管屏修复一次合格率”这一课题，以确保优质高效地完成集热器管屏修复工程。经检查发现：整个批次的一次合格率最高为100%，而平均合格率是90.00%，因此这还达不到项目质量要求的≥98%（见图1）。

图1：抽查一次合格率柱状图

3.提高修复率的技术保障

3.1设定目标

气孔和夹钨、咬边是影响管屏修复一次合格率主要缺陷（89%）。如果我们能够将气孔、夹钨、咬边等问题出现频率降低91%，那么管屏修复一次合格率可提高97.1%（89%+89%*91%）。QC小组决定重点攻关管屏修复过程中产生的气孔、夹钨、咬边等问题，将“管屏修复一次合格率提升至98.1%”作为本次活动目标。

3.2原因分析

1. 技术因素。管屏修复过程中产生的气孔、夹钨、咬边等三大缺陷。结合本工程的实际情况查抄原因，并得出以下因果图（鱼骨图）：

图2 技术问题因果分析图

（2）其他因素。热管屏材质为SB626NO6230，对于焊接本身是比较难的。再加上管屏厚度仅有2mm，所以对于电流的大小就有了比较严格的要求，过大会出现焊穿的现象，而过早熄弧会导致缩孔的产生，这就对焊工技能水平提出来比较高的要求；比较狭小的施焊空间也使得管屏修复工作困难重重，对于比较难的焊接位置，焊接质量无法得到保障。

3.3要因分析

（1）原因：焊工技能水平差、设备参数存在误差、设备参数存在误差、工具无法满足施工、焊材含量不合格、母材含量问题、氩气浓度低、焊接手法不适用、焊接空间有限、防风措施不到位。（2）确认方法：资料查询，现场调查，或两种方法相结合。（3）确认内容。查看是否有培训记录以及现场是否有交底记录，修复方案等；检查焊机等设备是否可以正常使用，参数是否准确；工机具无法满足现场施工、焊接方法不适用、焊接空间有限。

4.技术改进措施

4.1工机具无法满足现场施工

帮助提高焊工操作技能水平，定制管屏修复专用工具。定制适合于管屏间隙的焊把、气动磨刀等工具。针对现有焊把、砂轮机等工具在正式管屏修复时，由于管束之间的间隙比较狭小，导致常规的焊把无法施展，因此QC小组从国内定制了一批适合管屏修复使用的专用焊把及气动磨刀，从根本上解决了工机具不称手或者不适用的现象。

4.2焊接方法不适用

（1）加强过程管控，对于每一道修复焊口，要严格控制热输入，使得热输入控制在2KJ/mm以下，并形成过程记录；（2）加强模拟练习，由于考试时的位置与可操作的空间跟正式修复存在较大的差距，导致焊工手法陌生感强，操作熟练程度不高，手法不娴熟等，所以QC小组模拟现场实际，制作了简易管屏修复管模型，为的是加强困难位置的练习，尽快适应这种施焊的空间与难度。（3）强化焊工基本功，严格按照WPS施焊，焊接时应控制钨极伸出长度，对接焊时钨极伸出长度一般保持在5～6 mm；强化焊工操作基本功，焊接时，严格控制钨极与工件间距离，以免与工件接触导致夹钨。

4.3焊接空间有限

由于管束之间间隙较小，使得施焊难度增加，且有部分区域无法满足焊接条件，除了上述提到的定制工具等一系列措施之外，合理安排焊接顺序也是至关重要的，是从内向外，还是从外向内，经过QC小组讨论，结合实际情况，制定了，以“从内向外”为主，参考“焊工意见”为辅的安装顺序。（1）从内向外：将需要更换的管束提前编号，考虑到大部分更换的位置及焊接时所需的空间，采取从内向外的安装顺序，为其他管束争取留下焊接空间。（2）焊工意见：对作为实际操作者，焊工对于焊接所需的条件是清晰的，同时他们更加明白什么样的焊接空间是自己所能接受的，因此对于焊工的意见，也是参考的重要内容。

5.结果

5.1抽检一次合格率与焊口一次合格率

QC小组通过抽查85个当量发现：焊口一次合格率（平均值）从原来的90%提升到98.82%，同时咬边、夹钨、气孔等缺陷明显改善。

图3：抽查一次合格率柱状图

从柱状图不难看出，在本次活动结束后，焊口一次合格率从活动前的90%，提升到活动后的98.82%，高于活动目标值98%，活动效果显著。

5.2效益体现

1. 经济效益。通过一次合格率的提高，返修焊口减少380*（98.82%-90%）≈34个，如上表明细所示，返修成本节约37944元，工期成本为1052000元，总计节约1089944元。b、 质量效益：管屏修复的完成，为后续整个MSR水压以及水循环，乃至整个CT区域的高质量投运打下了坚实的质量基础；

（4）社会效益。该项目的成功，充分体现了我公司先进的管理水平和能力，受到了业主和各参建方的一致好评。

（3）质量效益。管屏修复的完成，为后续整个MSR水压以及水循环，乃至整个CT区域的高质量投运打下了坚实的质量基础。