百万千瓦超超临界锅炉水冷壁安装质量控制措施

于学涛

（国电电力双维内蒙古上海庙能源有限公司，内蒙古鄂尔多斯 016200）

0.引言

百万千瓦超超临界锅炉水冷壁施工难度大，施工周期长，焊口数量多。一般情况下，百万千瓦机组锅炉水冷壁焊口在1.5万道左右。在北方地区进行电厂基建时，还要考虑低温环境影响。为保证水冷壁的安装质量，必须要在设备制造、进场验收、现场组合、施工安装、焊接质量控制等多方面进行研究分析，制定专项措施，做好过程控制，加强质量监管，以提升基建安装水平。

1.设备简介

国内某燃煤火力发电厂4台锅炉水冷壁布置形式及材质规格基本一致，水冷壁主要分为垂直段、过渡段、螺旋段水冷壁。水冷壁管屏均为钢管加焊扁钢的膜式壁，管屏的外侧布置有刚性梁。其中，螺旋段水冷壁采用Φ38mm×6.5mm内螺纹管，垂直段采用Φ32mm×7mm光管，后水冷壁折焰角和对流烟道炉底管采用Φ32mm×7mm和Φ32mm×6mm光管，后水冷壁前屏管束采用Φ76mm×16mm的光管，侧水前包墙采用Φ32mm×6mm的光管，所有水冷壁材质均为12Cr1MoV。

2.水冷壁管现场施工的特点

超超临界机组锅炉水冷壁安装施工过程要点较多，必须加强安装过程质量控制。本工程锅炉水冷壁所用管子大部分管径较小、管壁较厚，管子材质全部为12CrlMoV，该材质是低合金珠光体耐热钢。水冷壁现场施工有以下特点及难点：（1）水冷壁焊口布置较集中，焊口间隙相对较小，分层分道焊接过程中收弧不易错开，使焊接难度加大。（2）锅炉安装多处于高空作业，且全部为手工操作，对施工作业人员要求较高，相关安全、技术措施落实困难。（3）该项目地处西北，工程所在地年平均温度较低，冬期施工较长，环境温差大，大风天较多。由于现场小径管全部采用全氩弧气体保护焊焊接，焊接作业热量较为集中、熔池温度高，对焊接作业的要求较高。

3.水冷壁安装质量管控措施

3.1 设立全流程管理组织机构

为加强工程基建管理，有效提升锅炉水冷壁供货及施工质量，保证设备的可靠性，基建项目公司需设立并完善质量管理组织机构。该机构应主要包括项目公司、总包单位（如有）、监理单位、施工单位、当地特检单位、设备制造单位以及企业内部监督检测单位（如有）、物资监造单位等。

该机构应明确人员责任分工、有效运转，在设备的厂内制造、出厂检验、设备运输、到厂验收、储存保管、施工安装等全流程，加强水冷壁设备生产及安装质量管理。

3.2 加强设备监造管理

根据以往工程经验，在水冷壁等受热面厂内制造阶段，受热面管束易存在少量铁屑异物。因此，基建企业应选派人员进行设备监造，加强制造厂内检查、见证。对于水冷壁膜式壁分片组件采用出厂前预组装，消除制造误差。对关键部件、人孔门等重点设备，应做好制造厂内焊口硬度抽查，确认设备缺陷已处理、运输绑扎合格后，再进行联合签字放行。

3.3 加强设备到场检查

设备到场验收时，应重点检查设备外观，查看设备是否有变形、运输磨损、管口未及时封堵等情况，必要时进行测厚、表面检测，发现问题应全部记录。在设备开始组合后，施工单位应组织施工人员全面检查设备情况。膜式壁必须两面全部检查，重点检查焊缝咬边、管子刮伤磨损、焊缝表面裂纹等。发现问题逐一标注，建设单位应组织监理、厂代、施工单位共同制订消缺方案，缺陷处理完成后方可吊装。

3.4 制订现场管理措施

基建项目公司应认真贯彻落实国家、行业及企业内部有关规范、标准要求，制定现场管理措施，确保安装质量，提升机组运行可靠性。

首先，应加强对施工单位队伍、人员资质的审查，加强焊接质量管理，保证人员、工器具符合要求，确保安全文明施工。

其次，应组织现场定期开展精细化检查工作，加强现场检查频率，增加检查力度。加强安装全程及成品保护等环节的质量控制，做到逐级验收。针对密闭空间，高空施工等作业点，做到全程检查旁站。

同时，严格强制性条文执行管理。对发现有可能违返施工工艺标准及规范要求的情况，要做到应检尽检，加强水冷壁焊口、集箱、管子的检查力度。对超标项目不放行，直至整改合格，复查时重点检测。

3.5 采取的施工技术措施

对焊接工艺进行技术评审。首先，基建项目公司应委托具有资质的第三方及行业专家对工程焊接的工艺评定、焊接工艺作业指导书，结合地域特点、锅炉设计进行评审，优化焊接工艺。其次，基建项目公司应委托具有资质的第三方定期对锅炉安装焊接质量、工艺执行、技术监督、监造等各环节进行评价指导，确保全过程的质量。

3.6 加强设备安装管理

（1）加强安装作业人员资质及安全管理。作业人员应熟练掌握本工种基本知识和操作技能，施工经验丰富，施工现场必须有专职安全员。全部施工人员在开工前必须认真学习《电力建设安全工作规程》有关规定，并经过三级安全知识考试合格以及体检合格后方可上岗作业。（2）加强施工专项方案审查。水冷壁安装施工前，应要求施工单位根据工程特点编制水冷壁施工专项方案。建设单位及监理单位必须要认真审查施工单位所报施工方案的可行性，是否符合满足工程安全、进度、质量、环保等相关要求，分析和判断专项方案是否符合预定的条件，如设计图纸、施工人员、施工机械、设备材料、施工组织、施工平面布置等因素，及时指出方案中可能影响工程进展的主要问题，要求施工单位及时解决，使方案中预定的条件与实际相符，从而达到指导施工的效果。（3）加强定期检查。基建项目公司应每周组织设备安装检查活动，检查包括管口封堵、设备缺陷处理、通球检查见证、标识粘贴、资料整理等。应定期进行总结，并提出奖惩意见。（4）加强通球管理。基建项目公司应组织监理参加全部设备通球见证。通球球径符合规范及制造厂家要求，防止漏通、重通。通球不过的严格履行审批程序，焊口部位通球不过的，应进行割口处理。通球后管口及时封堵牢固。已通球的应及时粘贴通球标识，避免设备倒运造成混乱，通球标识应粘贴整齐、一致。（5）设备组合前，基建项目公司应按有关要求组织对组合场环境进行检查、签证放行。（6）现场安装时应避免强力对口，做到按图施工。管组对接时，视情况将对接的鳍片扁钢割开，以便调整对口。切割鳍片注意防止割伤管材，焊完毕后再进行双面密封封焊。鳍片变形矫正应避免采用强力冷校方式。（7）加强设备吊装管理。在水冷壁受热面组件吊装前，应实行签证许可制度，在缺陷、尾工全部处理完成联检签字后，方可进行下一步吊装工作。

设备起吊前，检查起吊措施应执行到位方可起吊，起吊过程中，重点检查吊点布置，防变形措施落实是否执行到位；吊装钢丝绳注意避开已安装设备，防止刮伤；就位加固严禁在管材上引弧、施焊。安全设施齐全，对口偏折、错口应双向加长鳍片切割长度，不应强力拉拽。施工单位现场施工组织应合理，所用吊装机械安全可靠，并应满足现场施工需求。水冷壁宜采用组合吊装方式，由上至下进行。先安装炉顶受热面吊挂装置，然后再安装上、中、下段水冷壁。为减少高空对口工作量，应尽可能进行大件组合吊装。为方便施工，一般在地面安装阶段，将部分刚性梁安装于水冷壁上。

本工程锅炉水上部前墙水冷壁共计24片，水冷壁出口集箱4个，上部前墙水冷壁加上集箱共重86.6t，平均分成4件，每件宽度8.28m，长度23m，重量21.65t，加上钢丝绳、索具单件重22t，使用吊车在炉膛零米起吊。左、右侧墙水冷壁各6片，侧墙出口集箱左右侧各3个，采用整体件统一吊装。

后水进口集箱重8.6t，出口集箱重7t，折焰角管屏组件尺寸23200mm×33128mm（高×宽），折焰角支撑桁架约7t，后水冷壁上部组合分两部分，每部分由4件进行组合。

过渡段水冷壁前、后墙各分两片，左右侧墙各两片，尺寸总长分别为2696mm×33128mm（高×宽）、2696mm×15728mm（高×宽），总重量分别是15.42t、8.8t。过渡段各管屏与对应的集箱在厂内已组合好，吊装时按照右、前、左、后顺序使用卷扬机进行吊装。吊装方式和中部螺旋段水冷壁相同。

4.加强焊接作业过程管理

4.1 焊接准备工作审查

（1）水冷壁焊接前，检查焊接人员资质合格，并按要求完成报审确认。同时，焊工在上岗前必须经上岗前考试，合格后经过安全技术交底，并办理上岗手续，方可上岗。焊接作业人员不得在超出规定的区域作业，所用焊材应合格。（2）施工单位现场质量体系健全，质量管理人员资质有效、相关测量工器具合格有效，并及时报审。焊接工艺卡与所报作业指导书或工艺评定一致。同时，水冷壁管子焊接组对应符合规范与图纸要求，尺寸偏差、管口内外洁净度均满足规定，以保证水冷壁焊接质量。

4.2 焊接作业过程中监管

（1）焊接过程中应着重检查管子及密封焊接预热温度，同时，必须防止焊接电流过大及焊接速度过快，造成焊接过程热输入过大等情况。（2）密封焊接时必须防止损伤水冷壁管。应调整密封扁钢长度使之端头避开水冷壁管子焊缝，不在管子焊口处起弧或收弧，以免焊接时起、收弧造成的裂纹延伸到水冷壁管子焊缝上。密封焊时应注意控制电流，避免出现咬边问题，避免损伤管子。（3）在焊接施工时，应做好防风措施，并做到焊口双面同时焊接。焊接过程中的缺陷应及时处理，避免出现受热面超标形变。同时，应定期对焊工进行质量责任意识宣贯，避免出现受热面缺陷不报的情况，防止出现质量隐患。

4.3 焊后质量监管

（1）焊接完成后，施工单位应及时申报进行质量验收。（2）水冷壁管及密封焊接应按照规范及有关要求及时做无损检测。（3）无损检测人员资格应符合国家行业要求。（4）水冷壁焊后热处理措施。施工单位应按要求对水冷壁焊口进行焊后热处理。热处理工艺应按照规范、制造厂家要求及施工单位工艺评定执行。在进行焊后热处理时，应保证管排两面加热均匀，防止超温的情况发生。对于同一片管排，应跳开热处理。热处理后必须仔细检查管排变形和拉伸情况，并及时汇报处理。热处理后进行100%硬度检测。如硬度检测超过标准，需重新热处理。同一焊口热处理的次数不得超过2次。对焊口进行热处理后，再次进行射线检查，将所形成的资料统一归档。

5.重点工序质量控制

为保证水冷壁受热面施工质量，避免出现焊口失效的情况，应在以下几方面重点加强检查监督：（1）加强水冷壁绑带的焊接管理。在焊接过程中，必须按照厂家要求，加强安装尺寸控制，绑带自上而下不能出现偏斜。在焊接过程中，必须做好防风控制，不能出现“穿堂风”的情况。否则，绑带处的焊接缺陷会对锅炉的安全稳定运行造成较大影响。（2）锅炉膨胀方面。首先，加强锅炉钢架止晃装置安装检查。在锅炉钢架安装期间，应通过监理、工代加强对锅炉止晃装置的检查，保证止晃装置数据符合设计要求，并及时安装膨胀指示器。同时，根据要求做好受热面安装、刚性梁安装及疏水、放气管膨胀弯的预制，防止膨胀受阻。（3）加强冬季施工管理。由于水冷壁布置面积较大，在进行地面组合时，对于上部的保温防风防护较好，但对于下部的防风控制相对困难，且下部作业时人员多处于仰焊阶段，施工相对困难。因此，必须加强作业区域环境温度控制，加强防风控制措施。（4）加强现场无损检测。施工期间，对于焊口的检测一般采用椭圆透照的方式，焊口整体不能有效反映到一张底片上，对于小的缺陷是不易体现的。因此，对于疑似缺陷应加强无损检测检查力度，及时发现问题。（5）严格管理安装交保温工序交接，执行分部件分片工序交接办法，交接前组织对设备表面缺陷进行全面检查。

6.结语

本文简述了百万千瓦超超临界锅炉水冷壁安装的质量控制措施。在实际的基建施工过程中，项目公司还应做好现场施工组织，协调安全文明施工，以减少水冷壁高空作业和施工难度，降低施工成本，以高效完成工程的安全、质量、进度目标。