浅谈超临界机组低温再热器蛇形管段“镜面焊”工艺

浅谈超临界机组低温再热器蛇形管段“镜面焊”工艺

杨海东

（嘉峪关宏晟电热有限责任公司  甘肃 嘉峪关 735100）

摘  要：350MW超临界机组锅炉低温再热器蛇形管段，规格φ50.8×4，由于磨损超标、导致爆管泄漏；此区城由于空间狭小、管排结构紧凑、管距小、水平布置的受热面集中，导致水平管段下半圈无法观察，不能直接焊接；如因焊接质量差或检查不当而造成低温再热器泄漏爆管，甚至会产生大面积换管事件。通过现场勘察，决定采用焊接技能要求最高，操作难度最大的焊接工艺——镜面焊，才能满足现场检修焊接要求。

【关健词】镜面焊 低温过热器  焊接工艺   规范

O、引言

在火力发电厂过热器、再热器、省煤器常以蛇形管形式存在，由于超温、磨损、腐蚀等原因导致泄露或爆管。本文以低温再热器蛇形管段为例。

1、 部件的焊口位置、材料

铝电350MW#3机组低温再热器蛇形管段（规格φ50.8×4mm），材质为12Cr1MoVG，如（图1）所示。

图1 低温再热器蛇形管示意图

12Cr1MoVG是一种珠光体耐热钢，具有优良的高温强度和抗氧化性能，良好的耐热性和耐蠕变性，能在高温高压环境下保持良好的力学性能，具有良好的可锻性。12Cr1MoVG其材料的化学成份（见下表）

2、 难点分析和相应措施

2.1 焊接过程出现的问题

由于空间狭小、管排结构紧凑、管距小、水平布置的受热面集中，导致水平管段下半圈无法观察，不能直接焊接，需采用“镜面焊”技术。

镜面焊接技术，是依据镜面成像原理，在肉眼无法观察到的位置放置一面镜子，通过镜子观察熔池来控制焊接操作。

镜面焊操作难点：

1.成像原理不同，肉眼普通视觉成像为立体成像，而镜面观察的成像是平面成像。

2.观察方向与实际不同，镜面观察的方向与脑力正常思维方向相反。

3.观察距离增加，镜面观察距离是正常观察距离的两倍，对于操作者来说，需要有较好的视力。

应对措施：

镜面焊是左右手协同操作，更是对眼力和脑力的逆向挑战。

1.由于成像原理不同，平面成像和立体成像存在观感的差异，操作者需打破常规，长期练习克服观感带来的困难。焊接时应将焊丝弯曲一定弧度，放在待焊部位，焊枪应沿管道弧面移动，克服因视觉差异造成的成像困扰。

2.克服观察方向相反所带来的困难，操作者要克服惯性思维，从思想上克服利用镜子观察事物方向相反的状态，反复练习。

3.对于观察距离增加的问题，操作者要尽量使镜子靠近所需焊接的管子，但不能影响氩弧焊枪的运动及送丝操作，从而减小距离。

3、焊接工艺要点

3.1焊前准备。

（1）坡口加工采用坡口机进行加工，坡口角度60±2°按照下图2所标注的尺寸要求进行坡口加工和组对工作。

（2）偏斜度：对接管口端面应与管子中心线垂直，偏斜度△f≤1mm。

(3）其它要求：避免强力对口，不允许错口。

（4）将坡口表面及管道内、外壁的油、漆、垢、锈等清理干净，直至露出金属光泽，清理范围：每侧内外各为10－15mm。

图2 坡口加工及组对尺寸示意图

3.2焊接工器具检查

氩弧焊枪的气密性检查，氩气胶管有无破损漏气，氩气流量计的气密性检查；电焊机电流的稳定性，可调节性完好性等。

3.3氩气要求

焊接用的氩气质量应符合GB/T4842-2017的规定，并应有出厂合格证，且氩气纯度不低于99.95%，在焊接过程中当瓶余压为0.5-1MPa时应停止使用。

4、焊接材料及工艺选择

焊接材料选用 GB/T 8110 ER55-B2-MnV （CHG-ER55B2V）或AWS A5.28 ER80S-G的主要化学成份见下表；

焊丝GB/T 8110 ER55-B2-MnV（CHG-ER55B2V）  AWS A5.28 ER80S-G

5、焊接

5.1  GTAW打底焊接，对350MW超临界机组锅炉低温再热器蛇形管段（规格φ50.8×4）；需从坡口缝隙中观察进行打底焊接操作，采用两个半圆自下而上的方式，确保焊透。

5.2  GTAW盖面焊接

(1)将镜子固定在施焊管道下方5点或7点合适位置，以便观察6点至3点或9点位置，氩弧焊枪则处于另一侧，送丝手臂与握焊枪手臂处于施焊管道两侧，进行施焊。

焊道排列图

5.3工艺参数

打底焊接、盖面焊接均采用高频氩弧焊炬进行操作。在保证熔化和焊接的前提下，采用合适焊接电流，低热输入的焊接参数。

6、 检验

焊接完成后，通过外观检测和射线探伤对焊缝进行检测，评定等级为一级，焊缝合格。

7、结论

由于镜面焊操作在酒钢集团公司属于首例，无论从技术，还是工艺都没有先例；通过模拟检修现场实际练习操作，并对模拟镜面焊接试件进行金属检测，结果全部合格。此工艺符合低温再热器蛇形管段服役要求。结合铝电分公司#3机组检修，对低温再热器蛇形管进行更换12根管，所有焊缝焊接质量一次性合格，合格率100%。结合日常技能培训，此工艺可广泛推广及应用，实现技术及工艺突破，为锅炉稳定运行提供坚实的技术保障。

8、 参考文献

1．《焊接工程师手册》机械工业出版社

2．《火电厂金属材料焊接技术管理》中国电力出版社

3. 《新型耐热钢焊接》中国电力出版社

作者简介：杨海东（1985.8-），性别：男，民族：汉族，籍贯：甘肃玉门，学历：本科，职称：高级工程师，研究方向：金属焊接及热处理