超临界锅炉水冷壁管变形问题探讨

贾 辉

（中国能源建设集团山西电力建设有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

在国家节能环保的大背景下，超临界参数的锅炉已成为当前国内电站锅炉的发展趋势，绝大部分在建锅炉参数选择超临界及超超临界。这主要是因为超临界参数锅炉效率比亚临界参数锅炉效率高，能够带来更高的经济效益。随着参数的提高，超临界锅炉与亚临界锅炉相比发生了一些变化，一个主要的不同之处是水冷壁管的管径：亚临界锅炉水冷壁的管径一般在50～60 mm 之间，抗变形能力强；而超临界锅炉水冷壁管一般较细，在28～38 mm 之间。这个变化给超临界锅炉水冷壁安装带来困难：水冷壁管在安装过程中极易变形，不能保证水冷壁的平整度，在一些变形控制差的现场，变形达到160 mm，严重超标。为提高水冷壁安装质量，确保工程质量目标，本文主要分析安装过程中造成水冷壁管变形的原因并提出防变形措施。

1 水冷壁管变形的原因分析

造成水冷壁管变形的原因主要有3 种：第一，在水冷壁组合件吊装过程中吊点受力集中引起的局部机械变形和两车抬吊造成的弯曲变形；第二，在密封焊接过程中，热应力集中而引起的焊接变形；第三，水冷壁管排在现场放置时间较长且支垫不当造成的变形。针对以上情况，现场应分别采取不同的措施来防止变形，保证水冷壁组合件的平整度。

2 防止水冷壁管变形措施

2.1 机械变形原因及措施

亚临界锅炉水冷壁常规吊装中，造成组合件的变形有两种，一是局部机械变形，二是组合件弯曲变形。局部机械变形多发生在插入式吊耳（4～6 个吊耳） 多点吊装方法中。插入式吊耳多点吊装方法是在现场制作多个临时吊耳，从水冷壁管间鳍片（一般为6 mm 厚扁钢） 上缝插入，再在水冷壁背面插入销子加以固定。这种吊装方法使水冷壁局部受力，易造成局部变形。亚临界锅炉水冷壁管径较粗造成的变形不明显，而超临界锅炉水冷壁管径小造成的变形相对明显一些。改进的办法是利用组合件上的刚性梁来起吊水冷壁。由于刚性梁有多点固定在水冷壁上（固定点多达十几处），通过在刚性梁上布置若干个（一般为4个） 吊耳来吊装水冷壁，极大地减少了局部吊装应力，避免了变形。

组合件弯曲变形多发生在双车抬吊组合件的扳起过程中。由于组合件过长（可达16 m），仅在组合件两端起吊而不采取纵向加固措施必然导致弯曲变形。改进措施是在组合件上布置3～5 道刚性梁，用临时工字钢将各刚性梁纵向连接，然后2 台吊车分别以刚性梁为吊点将组件扳起，可避免弯曲变形。

改变亚临界锅炉水冷壁常规吊装方法，利用刚性梁来起吊水冷壁组件，既克服了组件变形，与常规插入式吊耳吊装方法相比，又减少了切割密封鳍片和高空焊接密封的工作量。但刚性梁的设计并没有考虑到现场起吊水冷壁，为防止事故发生，可将起吊用刚性梁与组件用钢板焊接予以加固。

2.2 焊接变形原因及措施

2.2.1 采用分段跳焊技术焊接密封扁钢

水冷壁组件是将各小片以焊接方式按照图纸尺寸组合在一起的吊装整体，在组合过程中，鳍片的密封焊接工作量相当大。采用大电流连续焊接亚临界锅炉水冷壁密封造成的焊接变形很小，但对于超临界锅炉水冷壁而言，造成的变形却很明显。为克服变形，经过现场多次试验，发现采用小电流、分段跳焊可明显减小变形。严格控制电流大小和分段长度后（分段长度宜为200 mm，电流强度为120～130 A），焊后的水冷壁组合件比较平整，无明显变形，保证了管屏的平整度。

2.2.2 提高密封填塞工艺以控制水冷壁焊口部位变形

为方便现场焊接，厂家一般在水冷壁焊口部位留200 mm 扁钢不塞，待对口焊接作业完成后，再填塞密封扁钢并焊接。若焊口部位密封填塞不好，也容易造成超临界锅炉水冷壁管变形。原因是施工人员填塞密封时不能按照管间距选择相应宽度的密封扁钢造成壁管变形。比如：选用扁钢宽度偏小时，密封扁钢与管子间隙过大，施焊后造成管子变形；选用扁钢宽度过大时，将管间距撑大，管子变形。针对变形的原因，采取的措施是要求施工人员根据管间距选择相应宽度的扁钢，保证施焊后管子无变形。

2.2.3 严格控制水冷壁对口过程中折扣及错口现象

折扣、错口现象严格意义讲也是一种变形，毕竟是在施工过程中造成的一种管子不直现象。对于现场中存在的折扣、错口现象，分析其原因，一是施工人员为加快进度，不愿切割对口部位管间鳍片，强力进行对口造成的。针对这一原因，应加强对口时现场检查，对于出现的折扣现象，责令施工人员立即整改。二是水冷壁地面组合时，用于组合的平台搭设时没有校正水平度，管屏摆上后存在高低差，造成折扣。对于这一现象采取的措施是：重新校正平台水平；采取支、垫措施将管屏调平。

2.3 对需长时间放置的水冷壁管屏采取正确的支垫措施

水冷壁管屏到货后，放置时间较长且支垫不当也会造成变形。采取措施是：水冷壁管屏到现场拆包后应立即组合吊装，避免长时间放置。若由于各种原因对拆包后不能及时组合的管屏，应采用方木支垫管屏，要求支垫方木间距均匀（约为2～3 m）；当数片管屏上下集中堆放时，各管屏间以方木隔开且上下对齐，不可上下错开布置。

3 结束语

超临界锅炉水冷壁易变形的特点给安装工作带来一定的困难，为保证安装质量，防变形措施应一直贯穿于水冷壁安装始末，这不仅要体现在施工方案中，而且要体现在现场的每一步施工中，只有这样才能保证水冷壁的平整度。