引言
霍林河坑口電廠為2×600Mw機組,鍋爐為亞臨界壓力、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐,采用平衡通風、直流式燃燒器四角布置切圓燃燒方式。集箱由筒身、連接管三通、端蓋、集箱管座、手孔等組成,可提高鍋筒的安全性能。由于集箱結構特性,集箱筒體呈多規(guī)則管孔密集排列,與接管座角焊連接。
1背景概況
鍋爐受熱面集箱角焊縫發(fā)生裂紋:集箱制造期間焊接完畢后不能及時進行整體熱處理產生熱裂紋:停機后鍋爐速冷,金屬材料降溫速率過快,造成集箱劇烈晃動,焊接束縛的管束產生非對稱循環(huán)變應力,多次作用在集箱角焊縫上造成集箱角焊縫失載。集箱上的接管座形狀復雜,加熱時不易保持溫度均勻,用常規(guī)熱處理手段難以在現(xiàn)場進行有效的熱處理。
本文針對焊接的特點,特制不同形狀和功率的遠紅外加熱器,對整個焊縫區(qū)域和不同壁厚的集箱筒體和集箱管座及角焊縫實行分布加熱,監(jiān)控加熱區(qū)域溫度分布狀況,實現(xiàn)了對集箱角焊縫裂紋原位修復的工藝要求。
2實驗方案
2.1焊接材料的選用
異種鋼焊接接頭的焊接材料采用低配原則,即不同強度鋼材之間的焊接,其焊接材料選適于低強度側鋼材。以sA335-P22(集箱母材）與P91(接管座母材）異種鋼焊接為例,應選擇ER40合金焊絲打底,合金焊條E6015-B3相當于AwsE9015-B3,它是低氫鈉藥皮的含Cr2.5%-Mo1%的珠光體耐熱鋼焊條,采用直流反接,可全位置焊接,焊接工藝良好。焊前焊件需預熱至200～300℃。
2.2焊接工藝基本要求
焊前焊件清除油、水、銹等雜質:焊前預熱到250℃,1h后焊接:氣體保護焊接時風速小于2m/s:焊接前焊條需經(jīng)350℃烘焙1h,隨烘隨用保持短電弧,使用后退前進法焊接,避免起弧處產生氣孔。一條焊道盡可能一次焊完不間斷,受熱面排管焊接接頭在焊接熱處理中若加熱中斷,允許以環(huán)冷方式冷卻至室溫,并在24h內進行后熱處理。其余焊接接頭若加熱中斷,應啟動備用電源,完成后熱過程,緩冷至室溫。
2.3熱處理設備及材料
DwK-A-288電腦溫控儀一臺,六路輸出:sCD繩式遠紅外加熱器兩套,規(guī)格為18.5m、20kw、220V:工裝繩式遠紅外加熱器兩套,規(guī)格為4.625m、2.5kw、55V:EU-2鎧裝熱電偶若干,長1000mm,外徑5mm:硅酸鋁耐火纖維毯若干。集箱筒體sA335-P22(6508×85mm）,集箱管座P91(658×9mm）。
3熱處理過程
3.1測溫點選取
考慮管座結構特點,在加熱區(qū)內,從焊縫中心算起,兩側每間隔75mm選一個溫度測點,布置8個溫度測點(圖1）。將熱電偶分別在各測溫點布置好,熱電偶的端部冷熱端用點焊機點牢,并用鐵絲將熱電偶的尾部綁扎在管徑上。
3.2加熱器布置方式
用2.5kw、4.625m繩式加熱器自下而上纏繞在集箱管座上,將20kw、18.5m繩式加熱器以角焊縫為中心向外纏繞,覆蓋在管座接頭的集箱筒身上,需保持角焊縫覆蓋良好,圈與圈之間緊密相接(圖2）。在集箱管座上繞10圈繩式加熱器,集箱筒身上繞13圈繩式加熱器。用厚3mm、寬20mm相應長度的扁鐵制作專用夾具,沿接頭的曲面形式用六根扁鐵制作成不同形狀的夾頭,壓緊已纏繞好的加熱器,兩頭分別在集箱筒身上和集箱管座上點焊牢固。用硅酸鋁耐火纖維毯覆蓋其接頭。
圖2加熱器的纏繞及固定
3.3熱處理工藝設定
按照DL/T869一2012《火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程》有關規(guī)定,制定熱處理工藝:升溫速度為75℃/h、加熱至750℃,保溫時間為1h,降溫速度為75℃/h、降溫至300℃以下不控制,緩冷至常溫。
按照試驗要求分別在A、B、C、D、E、F、G、H溫度布點處進行測溫數(shù)據(jù)采集,表1截取了部分采集數(shù)據(jù)。試驗過程能夠準確實現(xiàn)工藝規(guī)程,保證熱處理工藝的準確性。
4結果檢查及工藝評定
4.1結果檢查
DL/T869一2012《火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程》有關標準規(guī)定,焊縫硬度不應低于母材硬度的90%,不應高于母材布氏硬度加100。本試驗熱處理完成后分別對上述八個布點進行硬度檢查,結果顯示,焊縫及其熱影響區(qū)的硬度能達到熱處理工藝所需的要求。
4.2工藝評定
根據(jù)本試驗工藝設定,及時完成了對集箱角焊縫的現(xiàn)場修復,實現(xiàn)了對多規(guī)則管孔集箱角焊縫的原位修復工藝,為鍋爐快速恢復和安全運行提供了簡潔有效的措施,從而大大節(jié)省了電廠在修復過程中產生的費用,并提高了電廠生產運行產能。
4.3后續(xù)管理措施
1）應嚴格控制機組啟停的升降溫速率:
2）當受熱面溫度高時,減溫水投入應適量,避免受熱面設備降溫速率過快造成失載現(xiàn)象:
3）鍋爐停爐后,應采用悶爐的方法,避免鍋爐受熱面受到強制冷卻,使金屬材料組織受到破壞。
5結語
本文采用繩式和特制加熱器進行集箱管座接頭異形角焊縫焊后熱處理,滿足了對集箱筒身和接管座的不同壁厚選用不同加熱器功率的要求,保證了熱處理溫度的需要。采用本工藝對48個集箱管座進行修復,無需集箱整體返廠消除裂紋缺陷后再集中熱處理,經(jīng)過3年運行未出現(xiàn)裂紋和泄漏現(xiàn)象,保證了焊接熱處理質量。本文實現(xiàn)了對多規(guī)則管孔集箱管座接頭角焊縫裂紋原位處理,解決了現(xiàn)場角焊縫修復難的問題,能保質保量完成現(xiàn)場及時檢修任務,為電廠提高產能做出貢獻。
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