汽机四大管道焊接施工工法

汽机四大管道焊接施工工法
1.前言
近年来，我国电力工业飞速发展，电厂锅炉向大容量、高参数发展。

汽机四大管道中有代表性的主蒸汽管道材质P91以其优良的高温性能，在电站中得到了越来越广泛的应用。

但由于其焊接性较差，焊接时很容易出现问题，因此，对焊接人员及焊接工艺要求十分严格。

我公司在以往工程中累积了丰富的汽机四大管道焊接经验，总结出一整套成熟的施工方法，并且在多年的施工实践中，不断发展完善，形成了汽机四大管道焊接施工工法（本工法主要针对主蒸汽管道进行阐述）。

2.工法特点
2.1焊接时充氩焊口采用水溶性充氩纸封堵焊口内壁两侧，形成充氩气室，节约氩气用量，
同时对焊口形成有效的气体保护，避免焊口根部氧化或过烧，焊接结束后不用取出充氩纸，减少焊接时间。

2.2采用热处理控温设备对温度全程监控，除以热电偶进行自动测控外，现场辅以远红外
测温仪进行监控，以保证控温准确，及时反馈温度变化信息。

热处理记录仪自动记录热处理过程温度变化曲线，能及时、真实反应现场施工情况，确保焊接质量及施工安全。

2.3由于整套工法先进、合理，保证焊口质量，减少返修次数，缩短施工工期，降低焊接
材料及热处理材料的消耗，节约了成本，具有明显的经济效益；同时为机组今后稳定运行奠定坚实的基础，具有明显的社会效益。

3.适用范围
适用于150MW～600MW机组的火力发电厂汽机四大管道焊接。

4.工艺原理
4.1 焊接材料选用与母材成分基本相当的焊丝和焊条，焊条在使用前必须按说明书的要求进行烘焙处理，现场焊接时，焊条要放入专用焊条保温桶中，并接通电源，随用随取。

4.2 严格控制焊前预热、焊后后热和热处理的各项参数。

4.3 大、中口焊接采用多层多道焊，焊接过程中要有退火焊道，收弧处使用高频开关衰减熄弧。

4.4 P91钢焊接时，熔池粘度较大，流动性差，且由于焊接规范较小，容易出现夹渣、层间未熔等缺陷，这就要求焊接时必须操作到位。

为避免产生大的缺陷，焊层厚度要尽量薄；
摆动焊接时，受线能量和焊层厚度限制，焊条摆幅不宜超过其直径的3倍，每层厚度不宜超过3mm；各层之间必须清理干净。

对吊口焊接还应注意，当焊条摆动到坡口边缘时，电弧停留熔化的时间要长一些，尽量不留夹沟。

4.5 根层及近根层焊接时，管内必须充氩进行背部保护。

4.6 对返修焊口，采取的预热及热处理工艺与整口焊接时相同。

5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程如下图所示:
图5.1焊接工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1焊前预热：
1.根据焊口的规格，按照有关技术文件、规程规范确定预热温度、升温速度。

2.采用远红外电加热器进行预热。

从点固、打底、填充到盖面整个焊接过程焊口的温度均应维持在预热温度的下限至层间温度的上限（P91为300℃，其他400℃）之间。

3.焊前预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍。

4.预热工作由热处理专业人员负责。

5.特殊情况下的焊前预热要求：
1)采用氩弧打底时，可按下限温度降低50℃。

2)在0℃及以下的低温下焊接时预热温度可按规定值提高30℃～50℃。

5.2.2 焊接方法：小径管（壁厚6mm 以下）采用全氩弧焊接；大径管选用氩电联焊，两人
对称焊接。

5.2.3 P91/T91管道对接焊接时内壁必须充氩气保护，并确认保护有效，防止根层氧化或
过烧。

充氩办法如图所示：
5.2.4 点固焊:
1. 严禁在管道外壁引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物，不得焊接对口用卡具。

2. 点固焊时，人员、技术要求均与正式施焊相同。

3. 点焊焊缝长10-15mm 。

点焊一点，检查一点，如有缺陷及时清除，重新点焊。

4. 点焊缝均匀分布在整个圆周上。

5. 管道内不允许有穿膛风。

6. 焊口对口点固时，可采用楔形卡块（δ=16～25mm ）3至4块点焊固定。

楔形卡块必须采用同种材料，打底后去除卡块不应损伤母材，将点固焊残留部分磨平。

点焊示意图如图所示：
5.2.5 打底焊：
图5.2.3 焊口充氩示意图
图5.2.4楔形卡块点焊示意图
1.打底层焊接采用氩弧焊，采取两人对称焊或单人施焊。

2.要搭设牢固的且有足够施焊空间的操作平台，并有挡风设施。

3.两人对称焊时，采用相同的焊接规范，焊接过程中要注意起弧、收弧和接头的质量。

4.氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm。

5.氩弧打底时，调节器放在便于操作位置，灵活调节电流。

6.氩弧打底焊焊接工艺：
1)打底时建议仰焊采用“内填丝”，立焊和平焊采用“外填丝”。

2)起弧时电流应当调大，待形成熔池后，再将电流调节到正常电流，可避免因起弧时熔池温度较低，液体凝固较快，液态金属中气体难以析出。

3)焊接时要力求送丝均匀，等坡口两侧熔化后才填丝，以免造成“未熔合”，可以连续填丝、断续填丝，快慢合适，过快焊缝余高大；过慢则容易产生下凹和咬边。

焊丝与焊件表面夹角为15度左右。

4)瓷嘴横向摆动，不要抬得过高，摆动幅度不要过大，以免失去氩气保护。

5)施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，接头处要有斜坡，不能有死角；收弧时应将熔池填满，改变瓷嘴角度，向后回焊20～40mm，再按高频开关熄弧。

6)重新引弧的位置在原弧坑的后面，使焊缝重叠20～30mm，重叠处根部要充分焊透，一般不填丝或少填丝。

7)施焊过程中钨极与焊丝或焊缝相碰造成夹钨，应立即停止焊接，用角向打磨，直至露出金属光泽。

7.氩弧焊易产生的主要缺陷及防止措施见下表：
表5.2.5氩弧焊易产生的主要缺陷及防止措施
7. 打底层焊接完成后，立即自检，合格后及时进行填充盖面。

5.2.6填充盖面：
1. 采用多层多道焊接时，应逐层进行检查，次层焊接前，用砂轮清理焊缝，仔细检查，确认无缺陷后，再进行次层的焊接直至完成。

2. P91管道焊接时其单层焊道厚度不大于所用焊条直径，宽度不能超过焊条直径的4倍。

3. 电弧焊易产生是气孔、夹渣、咬边等缺陷，预防措施：
1) 焊条在使用前按规定温度预热，使用时放在保温筒里，随用随取； 2) 采用合适的焊接工艺参数； 3) 每层焊道要清理干净；
4) 要充分保证焊条在坡口两侧停留的时间。

4. 焊口应连续完成，若被迫中断时，应采取后热处理、保温等措施，再焊接时检查无裂纹后，方可按工艺焊接。

5. 多层多道焊将接头错开，要求见图：
5.2.7焊接顺序：
5.2.8运条要领：
1. 保持一定的焊条角度，保证熔合良好；
2. 采用正确的运条方式，控制熔池形状和温度；
3. 注意熔池前端的清理情况。

5.2.9焊口焊完后应进行清理，表面光洁，焊缝要美观，不得有超标缺陷，经自检合格后
图
5.2.6多层多道焊示意图
图5.2.7-1水平焊缝焊接示意图
图5.2.7-2垂直焊缝焊接示意图
做好标记，填写自检记录。

5.2.10焊后热处理
1.需要焊后热处理的管道，热处理时应力求内外壁和焊缝两侧温度均匀,恒温时在加热范围内任意两测点温差应低于50℃。

2.加热宽度从焊缝中心算起，每侧不少于焊缝宽度的3倍，且不少于60mm。

3.保温宽度,从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍，以减少温度梯度。

4.加热方法采用远红外电加热法。

5.进行热处理时，测温点应对称布置在焊缝中心两侧，且不得少于两点，水平管道的测点应上下对称布置。

6.热处理过程中升、降温速度，一般可按6250/壁厚℃/h计算,P91/T91不大于150℃/h，降温过程中300℃以下不控制。

7.热处理后，应做好记录和标记。

6.材料与设备
6.1材料要求：
6.1.1 供货及时，进入现场严格检查质量合格证书及出厂日期，经外观及光谱复查合格后方可进入库存。

6.1.2 焊接材料选用与母材成分基本相当的焊丝和焊条，焊条在使用前必须按说明书的要求进行烘焙处理，现场焊接时，焊条要放入温度保持在80～110℃的专用焊条保温桶中，并接通电源，随用随取；焊丝在使用前必须清除表面的油污和锈斑。

6.1.3 钨极氩弧焊应尽量使用铈钨极；氩气纯度要在99.99%以上。

6.1.4 焊接材料存放在温度大于5℃，相对湿度不超过60%的专用库房内，并设专人统一管理、烘焙和发放。

6.1.5 焊材的领用及发放严格执行焊条库管理制度，做好使用跟踪记录。

6.2作业工机具见下表：
表6.2作业工机具
7.质量控制
7.1质量执行标准：
7.1.1《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869—2004）
7.1.2《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》（技术监督局）
7.1.3《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819-2002）
7.1.4《火电施工质量检验及评定标准》（焊接篇）
7.1.5《焊接工艺评定规程》（DL/T868-2004）
7.1.6《焊工考核规程》及相关工艺评定
7.2 质量要求：
7.2.1外观检验：
1.焊工的自检工作贯穿整个焊接过程，如打底、层间、盖面的检查。

检查内容包括：焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边、弧坑等缺陷，接头是否良好，填充金属与母材融合是否良好等。

如有问题，采用机械加工法清除缺陷后，再进行补焊。

焊工自检合格后，将填写好自检记录交给班组长，班组长汇总后交给工地质检员。

2.工地质检员对焊工当日所焊焊口进行100%复检，重点检查焊缝外观工艺，对于不符合要求的焊口通知焊工进行处理直至合格。

检查完毕后及时填写分项工程焊接接头表面质量检验评定表，并上报项目部质量科。

3.项目部焊接质检员根据工地上报的检验评定表按比例进行抽检，发现不合格焊口通知工地进行处理，直至合格。

7.2.2无损检验：
1.根据〈〈电力建设施工及验收技术规范*火力发电厂焊接篇〉〉及设计的要求100%无损检验。

2.对于P91及其他合金焊口焊后应进行100%光谱复查。

3.热处理后的焊口100%硬度检验。

7.3质量目标：
7.3.1 系统焊口无损检验一次合格率≥98%；
7.3.2 杜绝错发错用焊接材料；
7.3.3 原始记录不丢失，受监焊口记录齐全；
7.3.4 所有焊口外观成型美观；
7.3.5 系统水压一次成功，无渗漏。

7.4质量保证措施：
7.4.1 作业前由技术员组织作业人员认真学习图纸、资料，了解作业技术要求，掌握作业方法和作业要领。

开展质量教育，提高职工质量意识，抓好各类焊工的技术教育和技术培训。

7.4.2 贯彻以经济责任制为中心的质量责任制，设立焊口质量奖，奖优罚劣，把焊口的质量和个人的收入挂钩，实施质量否决权。

7.4.3 合格焊工在管道焊接前，进行和实际条件相适应的模拟练习，经检验合格后方可正式焊接。

7.4.4 技术管理、质量管理系统化、标准化、程序化。

7.4.5 加强焊接材料管理。

7.4.6 及时进行设备、机具、工装的配置、改进和检定。

7.4.7 对作业中容易发生的质量问题，作业前做出预测，并采取有效的、可操作的预防措施，消除质量缺陷。

7.4.8 作业中发现设备缺陷或施工质量问题，及时向技术员提出并采取措施后进行处理。

重大质量问题必须停工，待提出处理意见或制定整改措施后方可进行整改。

7.4.9 焊口焊接接头有超过标准的缺陷时，可采取挖补方式返修。

但同一位置上的挖补次数一般不超过两次，并应遵守下列规定：
1. 挖补时不可以采用火焰清除缺陷，应采用机械方法清除缺陷。

2. 彻底清除缺陷，不得用二次熔化的方法处理缺陷。

3. 补焊时，应采用与正式焊接相同的焊接工艺。

4. 需要热处理的焊接接头补焊后重新进行热处理。

8.安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成各级安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。

8.2安全防护：为保证现场施工安全，维护正常生产、生活秩序，工地将制定并实施一切必要的安全措施，包括防洪、防火、救护、警报、治安管理等，安全措施的制定将遵守国家、公司颁布的有关安全规程，遵守项目经理部文明施工创优规划的要求。

8.2.1 安全防护措施：
1. 开工前，协同甲方和项目部对工地周围建筑物或其他环境条件进行详细调查，做到心中有数，施工时注意观察，发现问题及时处理。

2. 新进企业工人须进行公司、施工工地、班组的三级安全教育，考试、体检合格后方可上岗工作。

3. 遇有沙尘天气注意躲避，遇大风、大雨天不得施工，如确实需要时采取遮蔽等措施。

冬季施工通道、脚手架、跳板等上的积水、霜雪应及时清除并采取防滑措施。

4. 参加作业人员必须严格执行安全操作规程和技术要求，服从指挥，集中精力，认真操作，严禁违章指挥，违章作业。

5. 遵章守纪，佩戴标记，施工人员进入现场必须正确佩戴安全帽。

现场交叉作业时注意相互配合，听从指挥，发现问题及时解决。

6. 工伤事故处理，建立事故档案，按调查分析规则，规定进行处理报告，认真做好“四不放过”工作。

7. 焊接工地应设有安全生产宣传牌。

在主要施工部位、作业点、危险区，主要通道口挂有安全宣传标语或安全警告牌。

8. 班组每天下班前清点人数，组织清扫现场，确保施工现场整洁。

8.3劳动保护：对于参与施工的全体工作人员，工地将根据焊工特点，按照国家劳动保护
法，为每一位施工人员配备其所相应的劳保用品。

8.4对现场施工管理人员和操作人员进行消防培训，增强消防意识。

现场休息室、材料库等一律配备符合消防规定数量的环保型灭火器。

8.5焊接及热处理危险点分析及控制措施：
8.5-1焊接危险点分析及控制措施：
8.5-2热处理危险点分析及控制措施：
9.环保措施
9.1 成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工材料、设备、废水、粉尘、有毒气体、生产生活垃圾的控制和治理，遵守防火及废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。

9.2 在施工场地工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

9.3 施工中做好成品保护，同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。

9.4 现场集装箱应按规定位置摆放整齐，围墙和围栏的搭设应稳定、整洁、美观，达到美化、绿化标准。

9.5 电焊机采用集装箱形式布置，外接头应有统一的标牌和编号。

9.6 焊接用一、二次线布设整齐、科学合理，并采用固定插排和快速接头插座。

导线穿越道路时将其架高或穿入防护罩内埋设地下。

9.7 热处理材料摆放有序，堆放场地应平坦、不积水。

焊条头、焊丝头等不得乱丢乱弃，及时清理，做到“工完、料净、场地清”。

9.8主要工作场所的湿度、噪音、粉尘浓度等符合国家标准。

9.9 降耗节能：
9.9.1建立成本控制机构，统一协调施工任务，创新工艺，节约资源。

9.9.2 施工管理、作业人员应本着降低损耗、节约成本、挖掘潜力的出发点，采用先进的施工技术和施工器械，保证优质、高效、低耗。

9.9.3 加强计划管理，作好施工准备，严格按计划组织物资供应，确保焊接材料提前储备，以满足连续施工。

9.9.4 优化施工程序，根据现场具体情况，制定周计划，每周一次生产布置会，每天生产协调会，明确班组任务目标，组织均衡施工，落实施工进度。

9.9.5 落实焊接材料回收制度，工作结束关闭焊机，不施工时要把氩气阀关闭。

9.10 环境管理方案：
9.10.1 加强环境保护培训，提高职工保护环境的意识，创造文明施工标准工地，保证施工场地安排有序。

9.10.2 减少噪声排放，施工现场噪声控制目标：昼间<70dB；夜间<55dB（22:00～次日
6:00）。

9.10.3 夜间施工无光污染：照明灯罩使用率100%。

照明灯具高于作业面，工完断电，夜间焊接作业搭设遮光棚。

9.10.4 化学品控制：氩气、氧、乙炔瓶分开存放，并有标识，实行领用制度。

设置焊条头专用收集箱。

石棉毡、废钨极与普通废弃物分开收集，防止二度污染。

9.10.5 垃圾：为保护施工区和生活区的环境卫生，达到环境保护的要求，搜集和处理一切垃圾，并将其运至指定的地点进行掩埋或焚烧处理。

9.10.6 焊接作业场所应采取措施排除有害气体、粉尘和烟雾等。

焊口、焊缝表面清理干净，物显本色。

9.10.7 在光线不足及夜间施工应保证照明良好，主要通道应装设路灯。

9.10.8 施工现场节约用水、用电，生产、生活废水必须按项目经理部指定的区域进行排放。

10.效益分析
10.1采用本工法施工，焊口表面工艺美观，成型好，无气孔、夹渣、裂纹等缺陷。

建立成本控制机构，统一协调施工，创新工艺，采用先进的施工技术和施工器械，节约资源施工管理，节约成本、降低损耗，保证工程施工优质、高效、低耗，体现了该工法节能降耗的优越性，具有显著的经济效益。

10.2在环境管理方面，对噪声排放、化学品控制、垃圾处理、生产生活废水排放都制定了有效措施，体现了该工法在环保方面的优越性，具有显著的社会效益。

11.应用实例
11.1 公司承建的**电厂一期（2×600MW超临界燃煤机组）工程：该工程是我国“十五”期间计划新建的首台600MW超临界机组国产化依托项目，是国务院确定的21世纪燃煤电站示范设计的试点工程。

汽机四大管道焊接100%达到《火电施工质量检验及评定标准》焊接篇中A类工程焊接质量检验评定标准表中优良级别，为创“国际一流电厂”的宏伟目标奠定了基础。

2006年5月30日中国电机工程学会对**电厂进行评审，经过专家的评审确定该机组的焊接水平已达到了国际同类型机组先进水平。

为国内后续建设的超临界机组的自主创新奠定了基础。

2006年5 月 16 日被中国电力建设企业协会评为“中国电力优质工程”。

并获得了全国建设工程质量最高荣誉奖——“鲁班奖”。

11.2 公司承建的**发电厂4×300MW机组工程:应用该工法施工的汽机四大管道，无论是
表面工艺还是内部质量赢得了业主、监理和同行专家的一致好评，该工程获原电力部优质工程奖。

11.3 公司承建的华能**电厂2×350MW机组工程：汽机四大管道施工应用该工法取得了良好的社会经济效益，在诸多施工单位中产生了积极的反响，荣获2001年度中国建筑工程鲁班奖。

11.4 公司承建的河北**发电厂一期2×600MW 2号机组工程：应用该工法施工的汽机四大管道，焊口表面工艺美观，焊口一次合格率达到100%，未出现返修情况，缩短了施工工期，节约了成本，整台机组移交投产比预计工期提前6个月，经济效益显著。

运行过程中，各项指标优良，无安全生产事故发生，得到了各方的好评。