(完整word版)1000MW二次再热机组锅炉水冷壁管排焊缝热处理施工工法(唐锦)

1000MW 二次再热机组锅炉水冷壁管排焊缝热处理施工工法

中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程公司

刘晓华唐锦马爱军

1.前言

随着机组容量的不断提升，水冷壁出口温度也在逐渐提高，这必然要通过升级水冷壁管

材质或增加水冷壁管壁厚方法的来解决这一问题。而常用于水冷壁管排的12Cr1MoVG制造工

艺和焊接工艺都已非常成熟。因此，在不改变水冷壁管材质的情况下，必然要增加管材的壁厚。根据 DL/T869-2012 “ 5.4.4 下列部件采用氩弧焊或低氢型焊条，焊前预热和焊后适当

缓慢冷却的焊接接头可以不进行焊后热处理：b）壁厚不大于8mm或管径不大于108mm，材料为 12Cr1MoV、 12Cr2Mo的管子”的规定，以及水冷壁管排安装焊接采用氩弧焊的前提下，

当 12Cr1MoVG管的壁厚大于8mm时，我们必须要对水冷壁管排的焊缝进行热处理。

我公司承建的国电泰州电厂（2× 1000MW超超临界）二期工程#3 机组是我国自主设计、自主制造的首台超超临界二次再热火电机组，是国家燃煤发电示范项目，也是国家科技部确定的“十二五” 节能减排国家科技支撑计划项目。该锅炉由上海锅炉厂制造，在水冷壁的结

构方面跟国内常规的百万机组塔式炉相同，分为垂直段、螺旋段两部分。整个水冷壁管排材料选用的是12Cr1MoVG。相对于国内常规的超超临界一次再热百万机组，水冷壁的壁厚增加

了，出现了大面积壁厚大于8mm的规格的管子，规格分别为Φ44.5 × 9 和Φ 38× 8.5 。根据规程要求，对超过8mm的管子的焊缝需进行焊后热处理。

由于膜式水冷壁管屏热应力的分布比较复杂，焊接过程中常造成管屏变形，再经过焊后热处理，很容易造成管屏的二次变形，甚至导致焊口出现断裂。因此我们通过履带式电加热

器，采取合理的热处理工序，提高热处理效率，减小焊接变形且焊接接头的力学性能数据符合规范要求，对今后的水冷壁管排焊缝热处理工作具有借鉴和指导作用。

2.工法特点

2.1 相对于常规的百万机组锅炉水冷壁安装焊接，本工程出现了大面积水冷壁管排焊后

热处理的情况，在国内尚属首次。

2.2 通过对水冷壁T 型三通，水冷壁垂直段，水冷壁螺旋段的热处理，解决实际生产过

程中影响热处理施工的一些问题，提高了热处理工作效率，保证了热处理后的焊接接头的力

学性能，从而缩短了施工工期，节约大量的人力、物力。

3.适用范围

3.1 适用于火电厂锅炉水冷壁管排不同空间位置的焊后热处理，在焊缝热处理合格、提

高焊缝热处理的效率、降低成本上有很大优势。

3.2 适用于其他锅炉受热面密集管排的热处理。在提高热处理质量，尤其在空间位置比

较复杂的地方进行热处理具有很大优势。

4.工艺原理

履带式电加热器可视工件的几何形状，壁厚及热处理要求能制成多种形状，可以与工件接触加热，可以弯曲，折叠，燃烧，它适用于各种金属构件，如管道、大型容器的焊前预热，中间消氢和焊后的局产部热处理，具有加热速度快，热利用率高，节能显著，劳动强度低，

使用安全可靠、操作方便的优良性能，是目前焊接界一种最新颖实用的理想局部热处理加热

器。

我们根据水冷壁管排的形状以及空间位置选择与之相适应的电加热器，然后采用合理的绑扎方法和顺序使热处理后的焊缝达到预期效果。

5.施工工艺流程及操作要点

施工工艺流程

工艺规范的制定→ 热电偶的布置与绑扎→ 加热器的布置与绑扎→ 保温棉的铺设→ 热处理温度记录跟踪→ 质量检验（包括进行无损检验）→ 验收。

操作要点

5.2.1 水冷壁 T 形三通热处理施工措施

1、工艺规范的制定

根据焊接工艺评定以及 DL/T 819-2010 的相关规定，编制焊接热处理工艺卡，详细描述热

处理过程中从预热到焊后热处理的一系列参数。

图 5.2.1-1 热处理工艺卡

2、热电偶的布置与绑扎

现场实际焊接的水冷壁左墙上部垂直围墙管屏接三通的焊缝，焊接项目代号为W2-33 ，该管屏在水冷壁组合架上组合。编号为2、 5、 7共 3支热电偶为控温热电偶，1、 3、 4、6、 8 共5支热电偶为测温热电偶，8支热电偶均布置在管屏的上面。

图 5.2.1-2 热电偶布置示意图

热电偶的绑扎是采用铁丝穿过安装对口时留下的应力槽进行扎紧。热电偶绑扎时要保证

热端与焊缝紧密接触，并在后面的处理过程中不产生脱离、松动。现场热电偶的布置与绑扎见下图：

图 5.2.1-3 热电偶的布置与安绑扎

3、加热器的布置与绑扎

我们采用的履带式电加热器单片尺寸为 180× 1000mm，功率为 10KW 。加热器的示意图见图。

图 5.2.1-4 履带式电加热器

根据相邻管子的中心间距为 120mm，考虑到加热器能最大面积地覆盖住焊缝，因此每片

加热器加热 8根管子，加热器采用上下两片对称布置。

由于现场铺设的水冷壁左墙上部垂直围墙管屏的T 形三通凸出管距离工地焊缝

，而我们选用的履带式电加热器的宽度为180mm ，因此管屏上侧履带式电加热器不

能平均铺设在焊缝的两侧。对于管屏上部的加热器的铺设，我们采用一端靠紧T 形三通凸出管边缘，管屏下侧的加热器则平均铺设在焊缝两侧（履带式电加热器的铺设见图、图

）。

图 5.2.1-5 加热器布置图（1）图加热器布置图（2）上下两片的加热器的绑扎是通过事先在未开割槽的管屏上面钻孔，钻孔的位置距三通约100mm 处，然后用铁丝通过应力槽与钻孔口进行捆绑。左右两片的加热器亦通过铁丝进行

连接（应力槽与钻孔口的位置示意图见图）。

图应力槽及钻孔口布置图

加热器绑扎时要注意绑扎用的铁丝不能跟电阻丝接触，并且保证陶瓷套管与管子最大面积的

接触，现场加热器的布置与绑扎见图、图 5.2.1-9 。