600MW机组焊接技术的运用

司晓飞

我国近年来经济的高速发展对能源提出了新的需求，为了满足社会及经济发展对能源的需求，600MW火电机组以其大容量、高参数、低能耗低污染已经成为我国火力发电行业发展的主要方向。我国600MW火电机组的制造能力已经接近世界国际80年代的水平。由于600MW机组焊接工作工程量大、焊口数量多，机组钢材构成复杂，因此其焊接技术也面临着越来越高的技术要求。

一、600MW机组焊接工作的难点分析

1、焊接工程量大

600MW机组作为大容量、高参数、低能耗、低污染的大型火力发电机组，其相对于100～200MW的小型火力发电机组具有更大的机组设备体积，不仅工作系统更加复杂且辅助设备的数量也要多很多。600MW机组作为我国火电行业重点发展和推广的大型火力发电机组，在工程建设阶段有着庞大的焊接工作量，即便抛开辅助钢结构的焊接工作量，一台锅炉本体的焊口仍然多达30000多个，庞大的焊接工作量会使焊接工程的工期延长，无论对焊接人员的技术和心理素质要求都比较高，由于600MW机组的严格技术要求，因此对焊接质量的要求也非常高。

2、机组涉及钢材品种繁多，焊接规格不统一

我国的600MW机组虽然已经实现了90%的自主国产化，但设备使用的钢材却绝大多数都需要从国外进口。由于同一火电机组不同部位所选用的钢材不同，其对焊接材料和工艺的要求也多种多样。比如说哈尔滨火电机组建设三厂生产的600MW国产化机组，在工程中应用的钢材不仅有中国的，还有美国和德国的，为了保证600MW机组建设的工程质量及机组运行安全性，在进行机组焊接时需要针对不同国家不同品种的钢材选择不同的工艺和焊接材料，而且还要根据结构的形状和特性合理选择焊接方法，这不仅影响了焊接工程的工程进度，还对机组焊接人员的技术水平提出了极高的要求。

3、工程焊接难度较大

600MW机组相对于100～200MW机组，其庞大的体积导致了焊机工作的比较复杂。在600MW机组的焊接工作中，其主蒸汽管道普遍厚度大于100mm，最大直径更是达到800mm，这种大规格的管道焊接工作运用传统的焊接手段根本难以保证焊接质量。另外在600MW机组的小口径管壁厚度也很大，普遍超过10mm，小口径的管壁对焊接的质量要求很高，焊缝的探伤工作很难进行，这些都为我国火电机组的焊接技术的水平带来了严峻的考验。

二、600MW机组焊接工艺分析

1、全氩弧焊接技术

为了获得更高的发电效率，600MW机组的锅炉内受热管道十分密集，为了在焊接过程中减少对这些小口径管道的损伤并降低焊缝对受热管道受热的影响，在600MW机组的焊接工作中普遍采用全氩弧焊技术。全氩弧焊通过在电弧焊的周围通氩气作为保护，将空气隔绝在焊区之外从而防止了焊区的氧化，具有电流密度大、热量集中，熔敷率高和焊接速度快的优点。作为一种能够有效防止钢件在焊接过程中变形损坏的优秀焊接方法，600MW机组的焊接中对全氩弧焊接工艺的使用频率极高。不仅应用于受热管道的焊接工作上，在省煤器排管、锅炉受热面过热器等工作中也会经常使用。

2、氩-电联合焊接技术

600MW机组的焊接过程中，为了保证受热面管道等位置的根部焊接质量，还会大量采用氩-电联合的焊接技术。氩-电联合的焊接技术的焊接质量不仅高于全氩弧焊，而且氩-电联合技术的应用还能降低焊接成本。因此这种技术在600MW机组的四大管道焊口中普遍采用，一些中低压管道口也会选择氩-电联合焊接技术进行管道口的焊接处理，抽气、给水泵进气管道等位置也经常会选择氩-电联合的焊接方法，氩-电联合焊接技术在这些位置的应用很好的解决了中低压管道焊接的质量通病，确保了600MW机组的使用寿命。

3、大口径厚壁管道焊接技术

厚壁管道的焊接由于在焊接过程中受到三维残余应力的作用，焊接过程中容易引起冷裂纹、再热裂纹。因此在进行焊接大口径厚壁管道时采用多层多道焊接工艺，以便于控制层间温度，保证焊接的质量。多层多道焊接技术应用于于600MW机组大口径厚壁管道的焊接十分高效，多层多道焊接下一道焊接对上道有回火作用，可以细化晶粒、提高韧性，而且还能能够减小对管道的热输入量，降低形变量。但在应用多道多层焊接技术时应控制焊道的几何尺寸、以薄层焊道为好，覆盖面要宽，使细化面积大，也有利于扩散氢的逸出。

4、焊口的无损探伤

600MW的焊口探伤难点主要在于大口径厚壁管道的焊口探伤和小口径厚壁管道的焊口探伤，目前普遍应用于我国600MW机组的焊口探伤方法有射线探伤法和超声波探伤法。为了确保焊缝根部质量，对于厚壁管道而言，有以下两种模式：在管道组合焊缝附近一空区域设置探伤孔，当焊缝施焊到20mm左右时，利用γ射线源进行中心透照探伤，整个焊口完成后，利用不同规格的探头进行超声波探伤。管道焊缝附近区域不设探伤孔，当焊缝施焊到20-25mm时进行一次超声波探伤;整个焊口完成后再进行完整的超声波探伤。

三、600MW机组焊接的质量控制

600MW大型火电机组对焊接的质量和技术要求非常高，一旦在实际生产中发生虚焊、弱焊和部件形变现象，会对机组的运营和安全生产带来巨大影响，因此我们在焊接过程中要做好600MW机组焊接的过程质量控制。

1、关于焊接工作人员的焊接过程质量控制

传统的中小型火电机组焊接工作一般都是由火力发电企业自己培养的焊接人才负责，但600MW大型发电机组由于其焊接工程量大、焊接技术应用复杂等原因普遍采取的是业务外包的模式，因此在焊接过程中我们要充分做好外包人员的质量控制。做好焊接过程中的人员质量控制不仅要求我们在焊接工作开始前对焊接人员的技术水平及焊接资质进行考量，还应该就安全生产以及焊接技术要求等对其进行系统培训，通过抓好焊接工作人員的技术水平和提高他们的质量意识来确保他们在焊接工作中能够以过硬的技术和较强的责任心完成600MW机组的焊接工作。

2、关于焊接工具和材料的焊接过程质量控制

完好、稳定的焊接工具和优质、充足的焊接材料是保证焊接工作进行和提高焊接工作质量的重要前提，我们在购置设备和焊接材料时时要尽量选择资质优良的大厂家进行购买，并且要保证焊接工作中设备易损部件和焊接材料准备充足，这就需要我们在开展焊接工作前充分做好工程计划，将焊接工作涉及的设备及材料提前准备齐全并合理储存，保证焊接过程中不会因为设备和材料问题影响工程质量甚至导致工程延期

3、焊接工艺的质量控制

焊接工艺的质量控制是600MW大型火电机组焊接过程控制的重要组成部分，我们在焊接工程前就应该针对工程的特点进行焊接工程施工设计。在焊接工程进行中要根据具体的工作进展对工程设计进行有机调整，并建立质量工艺监督机制，保证焊接工作能够在行业规定的条件下按照工艺顺序正确施工。当焊接结束后还需要对焊缝进行表面的和焊缝结构的仔细检查，在焊缝质量检查时可以采取机械检查法、观察法以及射线法和超声波法等探伤检测方法，保证焊接工程的施工质量。