凝汽器钛管安装施工工法

凝汽器钛管安装施工工法

工法编号：FJGFEJ02-2012 完成单位：福建省第一电力建设公司 主要完成人：吴国仁 周 芬 刘昌河

1 前 言

凝汽器是火力发电厂中最大的单体换热设备，其冷却管作为凝汽器结构中的重要组成部分之一。保证凝汽器冷却管的安装质量，提高真空度，从而提高凝汽器的冷却效率，有利于减少机组煤耗，节约能源，提高了电厂的安全性和经济性。凝汽器换热原理主要是常温下的循环水通过冷却管内的一端流向另一端，冷却了冷却管外由汽轮机低压缸排下来80℃左右的乏汽，使其凝结成水之后由凝结水泵输送出去。凝汽器由于体积大、吨位重，制造厂通常是散件到货、现场组合拼装，而凝汽器冷却管的安装往往是机组建设中的重要节点之一，它的顺利与否制约着后续大量的施工作业面。单台机组的钛管数量通常在41000～43000根，（以600MW 级机组为例，以下均同），规格分为Φ25×0.5mm 和Φ25×0.7mm 两种，前后端管板是复合板，总厚度为45mm ，其中钛板层厚度为6mm 。凝汽器钛管换热原理示意图见1。

钛是一种稀有轻金属，比强度大，在一定条件下，钛金属具有化学性质稳定与化学性质活泼两重性。在常温下对大气、海水以及大多数的酸、碱、盐等介质均具有优良的抗腐蚀性能。因此，以工业纯钛为原材料制造的钛管被广泛应用于我国沿海地区的发电厂凝汽器中。同时由于钛材具有较高的化学活性，这使得其对焊缝以及焊材表面的污物十分敏感。因此，在钛管穿装、扩胀、焊接的过程中，必须严格保证端管板孔内壁和钛管端头的清洁度，加上良好的防尘措施，才能创造出良好的作业前提条件。

中间管板前端管板

后端管板

循环水

循

环水

乏汽

凝结水

钛管

图1 凝汽器钛管换热原理示意图

2 工法特点

鉴于钛管数量较大、单价较贵、质量要求较高，本工法采用带有导向器的穿管法、电动自动控制式胀管机进行胀接作业、半自动钨极氩弧焊工艺进行焊接，可以达到速度快、效率高、操作方便、大大节省了工期、很好地保护钛管不受损伤、也大大地减轻了劳动强度。

为保证密封性能，凝汽器钛管与管板采用胀－焊的工艺。从密封角度来讲，采用胀－焊工艺相当于上了双保险，更能保证其密封性能；从焊接工艺角度来讲，先胀后焊的作用：一方面是因为钛管的管壁薄，仅0.5～0.7mm厚，如果不胀或欠胀，管子与管板之间就会出现间隙，焊接时就有可能出现烧穿或未熔合等缺陷；二是钛管焊接需要背面氩气保护，而凝汽器受结构限制，不可能从管板里面进行充氩保护，采用先胀后焊，胀管后就能消除管子与管板孔之间的间隙，从而避免焊缝后面的氧化；三是能保证焊机定芯棒插入管子后防止管子的移动。

3 适用范围

本工法适用于火电或核电厂中凝汽器钛管的穿、切、胀、焊工作。

4 工艺原理

在凝汽器壳体组装完成，内部拉筋、导板、管件等内部件全部安装完成，其位置、尺寸符合厂家图纸要求后，进行前后端管板和中间管板的全面、细致清理，然后在前端管板外侧区域搭设工作平台，钛管呈水平轴线地沿着前端管板孔通过中间管板向后管板孔穿装，整体按除空气区以外自上而下、逐行逐列地顺序进行作业。经过精确计算并反复试验得到胀管值并进行胀管、切管，验收合格后进行焊接作业。

电动自动控制式胀管机由控制仪、驱动电机两大部分组成，配套胀管器使用。胀管器主要由胀珠、胀杆、胀壳三部件组成，胀珠与胀杆采用GCr15轴承钢，胀壳采用45＃中碳钢经热处理工艺以提高硬度(HRC55°-60°)和韧度。胀管机采用信号采集与处理、计算机软件控制等技术，由功能较强的微电脑对整机工作过程进行精确地自动控制与处理，它通过输入交流电源启动驱动电机，经齿轮变速后输出10～30N.m的扭矩，顺时针方向转动胀杆，胀杆带动胀珠，并快速扩大膨胀钛管内径达到预期的直径要求后自动反方向退出胀管器，使之与管板紧密结合，达到连接的目的。电动自动控制式胀管机见图4-1、直筒胀管器示意图见图4-2。

半自动TIG（即惰性气体钨极保护焊）原理：采用半自动TIG焊机，用难溶金属纯

钨作为电极，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝，形成焊缝的焊接方法。氩气属惰性气体，不溶于液态金属。焊接时电弧在电极与焊件之间燃烧，氩气使金属熔池、熔滴及钨极端头与空气隔绝，防止了氧、氮、氢等气体对电弧及熔池的影响，从而获得优质的焊缝。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

穿管前的检查准备工作→钛管试穿→钛管穿装→钛管试胀→钛管扩胀→钛管穿胀验收→钛管焊接→焊缝检验→整理验收资料

5.2 操作要点

（如需本节内容，请与工法编制单位联系）

5.3 劳动力组织 表5.3 劳动力组织情况表

序 号 工 种 人 数 备 注 1 工程师 2 2 焊 工 9 3 钳 工 6 4 辅助工 20 5 起重工 4 6 检验工 4 7 电 工 1

合 计

46

控制仪

驱动电机

胀管器 图4-1 电动自动控制式胀管机

图4-2 直筒胀管器示意图

钛管

管板

封头螺帽

胀杆

胀珠

限位套

6 材料与设备

表6.1 主要材料与设备清单

序号名称规格单位数量用途

1 钛焊机NG-Z1型台 5 钛管焊接

2 电动胀管机HY-1 套 6 管内径扩胀

3 电钻550rpm 台 6 管端头切除

4 胀管器五槽直筒式支100 管内径扩胀

5 切管器KY-2 支40 管端头切除

6 快速划平器DK-1 只 2 管端头划平

7 合金刀头钛管专用，5×3 只200 管端头切除

8 导向器毛刷式，GL-2 只150 导向穿管

9 铰刀可调式只 2 管孔扩孔

10 推杆Φ45×115mm 根 4 管端头清洗

11 电钻500rpm 台 5 管板孔清洗

12 清扫器砂布，QM-1 只50 管板孔清洗

13 毛刷2”只30 管板孔清洗

14 酒精桶装kg 50 管板孔清洗

15 煤油kg 50 管板孔清洗

16 破布kg 100 管板孔清洗

17 纱手套双50 劳动保护

18 渗透探伤剂套10 焊缝检验

7 质量控制

7.1 质量控制标准

7.1.1 工程施工依据《电力建设施工及验收技术规范》（汽轮机机组篇） DL5011-92和《电力建设施工质量验收及评价规程》第3部分：汽轮发电机组 DL/T 5210.3—2009。施工工艺要求质量合格，凝汽器钛管安装验收标准见表7.1.1。

表7.1 凝汽器钛管安装验收标准

序号检验项目单位质量标准检验器具

1 管孔与冷却管间隙mm 0.20～0.50 游标卡尺测量

2 扩胀系数4%～6% 游标卡尺测量、计算

3 胀接深度mm 管板厚的75%～90% 深度尺测量、计算

4 露出管板长度mm 0.3～0.

5 深度尺测量

7.1.2焊缝合格标准

焊缝合格标准应符合《火电厂凝汽器管板焊接技术规程》DL/T 1097-2008的要求。

1焊缝表面颜色一般应符合规定见表7.1.2