浅谈超临界锅炉高温受热面升级改造施工工法

神华国华孟津发电有限责任公司 郑忠飞

我国超（超）临界机组的建设和运行日趋增多，电厂钢材材料的选用，直接关系到机组的安全、稳定运行。从设计和运行情况看，我公司高温过热器和高温再热器受热面未超过材料使用温度。但是现有的管材存在严重的高温氧化皮的问题，但内壁经喷丸处理且晶粒度达到8级以上的SA-213TP347HFG 管材，比现有SA-213TP347管材有更好的抗蒸汽氧化性能。综合各方面考虑，我公司仅升级更换距顶棚800mm 以下部分管排。在更换过程中，需要先将炉膛内高再高过管排全部割除并倒运出来，然后将新管排倒运进去悬挂到位。

我公司积极调研2012年大唐林州电厂2×350 MW 超临界机组检修改造方案，同时了解到开封电厂在2×600MW 超临界机组施工中进行了完善、改进，使其更为合理、灵活，提高了通用性，形成了一套完整的受热面升级改造施工工法。其外观工艺好，焊接一次焊合格率高，施工效率高，取得了良好的经济效益，同时也保证了受热面升级改造施工的安全和质量。

1 工法特点及工艺原理

工法特点：对旧管屏出入口段管屏分别割除，并采用电动葫芦和手拉葫芦配合进行倒运。采用100T 履带吊车、两台电动葫芦接钩将新管排快速安全吊进炉膛。对组合工艺进行优化，保证钳工组对的方便，焊工高效完成焊口。管排安装方便焊接检验，减少了工序之间的时间冲突，缩短了施工工期；适用范围：火力发电机组受热面升级改造对高温过热器、再热器等管排整体更换施工。

高温过热器、高温再热器更换数量多，新管排和旧管排的倒运较为困难，周期比较长。在施工现场先对新管排进行磨口，对炉膛内的高过、高再管排割除倒运。高温过热器及高温再热器更换涉及吊装、钳工、焊接、热处理、无损探伤等几个专业，必须有科学合理的施工方法，否则会造成窝工现象，降低安装效率和安装质量。

神华国华孟津电厂2×600MW 超临界火电机组的高温过、再热器管排更，受热面管排焊口密集，管排吊装、对口、焊接、无损检测施工难度大。管排进入炉膛组对时有三个关键点：老管排如何拆除。旧管排出入口段管屏分别切除，采用电动葫芦和手拉葫芦配合进行倒运吊下；新管排如何吊装。新管排通过100T 履带吊车吊到锅炉通道侧后用电动葫芦接续进去；组对时各管排间施工顺序的确定：从左至右，按1-7→8-14→….→78-84顺序分块组对。

以上三个关键点处理不好，会增加各工种工作量和焊接难度、降低焊接质量，增加工序间的时间冲突，拖延施工工期。本工法对这三个问题进行了合理的统筹，避免了上述矛盾。下面我们将一一阐述分析各个关键点。

老管排如何拆除：管排分出入口段管屏分别切除吊下。本工法要求按图1示意图分三刀切割，出入口段管屏分别切除吊下，降低了管排倒运次数，提高了工作效率，同时降低了施工的危险系数。施工人员只需使用电动葫芦和手拉葫芦配合将切割下的管屏吊下，既减轻工人的劳动强度，同时可以大大提高施工效率。

图1 旧管排切割顺序示意图

新管排如何吊装：本工法要求按行组对施工，由于管排吊装高度较高，在锅炉60米处，如果采用卷扬机吊装会速度大打折扣，本工法采用100T 履带吊车站在锅炉0米进行连续吊装，吊车的起吊速度和吊运空间更加灵活，这样新管排吊装速度就大大提高，管排吊到水冷壁入口时用炉膛内和炉膛外各一个电动葫芦进行接钩续吊直至吊装到位。

组对时各管排间施工顺序的确定：管排如按正常施工顺序从第一排开始，吊一排，然后进行焊接、热处理、无损检测等工序，只能是组合一排，等焊接、热处理、无损检测等整个流程结束后才能进行下一排，这个工序下来也要3天，对于检修来说这么紧凑的工期绝对不允许，这会造成大量的窝工，浪费工期，因此采用连续吊装，然后可以分为2组左右侧同时进行组对、焊接；之后吊装、组对、焊接等工序就会互不影响。工序分为：分段施工，从左至右按1-7→8-14→…→78-84顺序分块组对。

2 施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程：旧管排拆除倒运→新管排吊装就位→组合焊接及热处理→无损检验

2.1 旧管排割除倒运

旧管排拆除时要将管排出入口段管屏分别切割切除，然后采用电动葫芦和手拉葫芦配合进行倒运吊下。施工前需认真审阅图纸，了解需要拆除的管排长度、重量、离吊装平台高度等参数，同时确定组合方案的可行性。确认方案可行后编制方案和绘制组合方案所需要的图纸。施工中将高再、高过管排分三刀切割，切割前需对前后屏管排分别用槽钢进行焊接加固，避免管屏切割及吊装过程中管屏散架。切割时第一刀切割底部弯头中间位置，第二刀切割一侧管屏上部换管起始点位置（预留足够坡口余量），切割完成后将这一侧管屏整体吊装运至炉外，第三刀切割另一侧管屏上部换管起始点位置（预留足够坡口余量），切割完成后将这一侧管屏整体吊装运至炉外。旧管屏拆除完成后进行管口坡口、磨口等对口焊接前的准备工作。

2.2 新管排吊装就位

待旧管排全部运出后，在吊装口安装两台电动葫芦，在顶棚内安装一台电动葫芦，新管排使用100T 履带吊由地面吊装至吊装口附近，由吊装口的电动葫芦接钩，倒运进炉膛一半时再由炉膛内的电动葫芦接钩，然后悬挂在炉膛内最里侧的顶棚固定槽钢上。吊装新管排时采用100T 履带吊车，避免采用卷扬机速度慢而造成铁工、焊工窝工现象，大大提高了管排的吊装就位速度，提高了施工效率。

2.3 组合焊接及热处理

认真审阅图纸，了解需要焊接的管排材质、规格等参数，同时确定组合方案和焊接热处理方案。

人力资源准备。结合组对情况，集中施工需要的铁工、焊工、质检员、安全员有针对性的开展技术培训，确保每位参加施工的人员都训练有素，都能胜任自己的岗位，确保施工中不因为人员因素导致工法实施受阻；机械资源准备。根据工法需求，准备逆变焊机，卡尺，热电偶，热处理机，对每台机械都要进行维修保养；热电偶；热处理机都要经过质量监督部门效验合格；小型工器具准备。根据工法需求，准备焊枪、焊线、面罩、保温筒、护目镜（黑玻璃）、白玻璃、半圆锉、手电筒、平光眼镜、电动磨光机、砂纸等。

消耗性材料准备。根据焊口数量和规格，购买焊接材料，合金焊接材料进入现场后进行光谱检验，检验合格后报锅炉专业和监理审批备用；购买石棉布、保温棉、16#铁丝以备热处理使用；组对管排。根据工法要求，依1-7→8-14→…→78-84顺序组对，在管排吊装就位后就可以进行组对对口焊接；焊接前准备。对参加施工的人员进行技术交底，确保每位参加施工的职工对每步工序都了如指掌，每位焊工都要对焊机、氩弧焊枪、氩气表进行检验，确认其在完好，并确认焊材和技术交底（焊接工艺卡）要求一致。

对口检查。对接坡口端面应与管子中心线垂直，其偏斜度满足△f ＜0.5mm；在对口前，应将焊口表面及内孔的油、漆、锈、露水等清理干净，每侧各10～15mm 至少露出金属光泽，并检查无裂纹、杂质等缺陷；焊件对口时要求内壁齐平，对接单面焊的焊口的局部错口值不应该超过壁厚的10%，且不大于1mm；对口间隙2～5mm 为宜，按对口间隙从小到大组对；焊件组装时应垫置牢固，焊缝避免强力对口，以防止在焊接过程中发生变形和附加应力；焊缝的局部间隙过大时，应设法修至规定尺寸，严禁在间隙内加填塞物。

焊接顺序。按1-7→8-14→…→78-84顺序进行分组对口焊接，保证每一组施焊时互不影响。

焊接。点焊前应认真检查对口质量是否达到要求，点焊的材料、工艺与正式施焊相同，水平固定焊口在立焊或仰焊处点焊，点一点或两点；垂直固定焊口，应对称点焊；点焊后检查各个焊点质量，如有缺陷应立即电磨工具清除，重新点焊；点焊长度每点8～10mm，厚度2～3mm。氩弧焊时填丝方法(内填丝或外填丝法)视间隙大小自己选择，焊接时管内不得有穿堂风；引弧、收弧必须在坡口内进行，收弧要填满熔池，将电弧引向坡口熄弧；打底焊时，如产生缺陷，必须用电磨工具磨除后，方可继续施焊；当打底焊缝完成半周或多半周时，应用手电筒检查透度质量，发现问题及时处理，打底完毕，仔细检查打底质量，确认合格后，方可继续进行盖面焊接；盖面横口和斜口采用多道焊，吊口采用单道焊，焊接时接头要错开；盖面层应当天完成，若被迫中断时，应对焊缝及时进行后热处理，重新焊接时，仔细检查无裂纹后，方可继续施焊。

无损检验。由技术员或质检员按《电力建设施工质量验收及评价规程 第7部分：焊接》DL/T 5210.7—2010规定比例委托做无损检验。采用射线检验时将工作时间安排在凌晨2点至7点，并做好射源安全管理工作。

3 质量验收、质量控制与效益分析

焊工作100%自检，合格后填写自检记录，交班（组）长送施工队复检；专职焊接质检员根据班（组）提交的焊工自检表，按图纸设计及施工合同要求，若图纸设计及施工合同均无明确要求时，按（DL/T5210.7—2010）《电力建设施工质量验收及评价规程》（第7部分焊接）及（DL/T869—2012）《火力发电厂焊接技术规程》规定比例和标准进行复检，初步评定焊接接头表面质量等级，将结果填入“分项工程焊接接头表面质量检验评定表”。按《电力建设施工质量验收及评价规程》（第2部分锅炉机组）DL/T 5210—2009规定进行验收，主要指标要求管排间距偏差为±5mm，管排平整度偏差≤20mm。

本工法焊接材料和气体根据管接头和过渡段材质、数量确定，采用的机具设备型号、名称、数量、用途如下：DWK-E 热处理机2台，热处理用；20m卷尺5台、校对尺寸；ZX7-400电焊机15台、焊接；K 型热电偶20支、热处理用；φ150磨光机20台、打磨坡口；套筒式焊枪15把、焊接用；套筒式氩弧焊连接装置15把、代替把钳。

3.1 质量控制执行标准

执行《电力建设施工质量验收及评价规程》（锅炉机组）DL/T 5210—2009和《电力建设施工质量验收及评价规程》（ 第7部分焊接）（DL/T5210.7—2010）、《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869—2012）规定。

3.2 质量保证措施

在施工过程中坚持“科学管理，精心施工，建设优质工程”原则，采取主动控制，对关键工序进行旁站监督、重点盯防的措施，认真执行三级检验制度，即自检、施工队复检、质量部门三级验收、监理（建设单位）三级检验，对施工有关质量标准和设计图纸、文件，实施全方位、全过程的跟踪检验和控制，做到上道工序未经检验合格，不得转入下道工序施工；对组合对口质量进行控制，因为是与老管排上部分组对，相对来说会降低对口质量；严格执行焊接工艺卡和焊接作业指导书；建立并严格遵守焊接材料管理制度，对焊材的入库、复检(含光谱复验)、保管、烘干、发放、回收、使用按规定执行。

坚持日常质量监督检查制度，质检员每天将管理范围内的施工场所巡视一至两遍，深入实际监督技术措施的实施，记录检查情况，对发现的违反工艺纪律的行为（如焊后清渣不净或不清渣、不自检或不认真自检、不处理焊接缺陷、不按技术交底要求施焊或未经技术交底施焊、无证施焊或超越其合格项目施焊等）或焊接质量不合格的焊口（焊缝），以“焊接质量整改通知单”的形式通知到施工班组，限期整改合格，并保存反馈和复检结果，施工班组在接到整改通知单后，应及时安排处理，不得以任何理由拒接、拒不安排整改，或拖延整改时间。

技术人员要每日统计焊口合格率，掌握施焊焊工的技术状况，对合格率达不到规定要求或不适合从事该项目焊接的焊工，提醒或通知班长，对无损检验不合格的焊口，应分析原因、制定对策，按照既定的返修工艺进行返修并重新进行无损检验。

本工法将高温受热面更换的旧管排切除吊装，新管排吊装倒运、组合、焊接方案进行了优化，避免了采用卷扬机施工速度慢造成的工期延误、工人窝工等现象，提高了管排吊装倒运速度，分段组合焊提高了施工效率和焊接质量，大大降低了返修焊口所需要的费用，为高温受热面升级改造施工提供了可靠的决策依据和技术参考。新颖的施工工法技术将促进受热面管材升级改造安装和焊接施工技术的进步，经济、社会效益和实用性非常明显。

4 应用实例

禹州电厂2×660MW 超超临界机组高再升级改造更换。禹州电厂二期工程高温再热器更换，管子材质为T91和TP347，规格为Ф63.5×4，全氩弧焊焊接工艺，采用该工法后有效的解决了施工进度慢，施工效率和质量不高的问题，使施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，低温再热器焊接外观工艺优良率为100%，焊接一次合格率为99.63%，且工期缩短了10天，明显优于国内同类焊缝的焊接效率，得到了各方的好评，取得了良好的经济效益。

开封电厂2×600MW 高过升级改造更换。开封电厂二期工程高温过热器管子材质为T91，规格为Ф51×8，采用该工法后有效的解决了施工进度慢，施工位置困难，工人窝工等问题，使施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，使低温再热器焊接外观工艺优良率为100%，焊接一次合格率为99.87%，且工期缩短了12天，明显优于国内同类焊缝的焊接效率，得到了各方的好评，取得了良好的经济效益。

神华国华孟津电厂2×600MW 工程1、2号机组高温受热面更换施工。神华国华孟津电厂2×600MW 机组1、2机组高温再热器管排行间距以及列间距也都相对比较小，给吊装、组合、焊接带来的相当大的困难，管子材质为T91和TP347HFG，全氩弧焊焊接工艺。采用该工法后有效的解决了施工进度慢，焊接位置困难的问题，使施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，使高温受热面升级改造焊接外观工艺优良率为100%，焊接一次合格率为99.8%，且工期缩短了10天，明显优于国内同类工程的焊接效率和施工效率，受到了各方的好评，取得了良好的经济效益。