散装锅炉焊接技术措施

1、散装锅炉焊接技术措施0 引言 在工业化最发达的国家,焊接被视为“制造业的命脉,而且是未来竞争力的关键所在”。其主要根源就是基于这样一个事实:许多工业产品的制造和安装已经无法离开焊接技术的使用。散装锅炉是一种典型的设备安装工程,焊接质量绝对不容忽视。对于散装锅炉的安装和焊接不仅要求技术先进、经济合理,更重要的是安装质量优良,焊接质量可靠,从而确保锅炉在长期运行中的安全可靠性,保证国家财产和人民生命不受损失。 本文是以首都国际机场集中供热站DG75/1.57-8型燃油燃气蒸汽锅炉5台、北京电子动力公司7#锅炉房B&WB-75/3.82-M型蒸汽锅炉1台、北京电子动力公司南厂集中供热一期启动工SHS

2、75-1.6/250-Q型燃气蒸汽锅炉1台的焊接技术为实际应用,总结散装锅炉焊接技术的关键所在。 这7台75t/h散装锅炉均为膜式水冷壁结构。蒸发量大,工作压力、蒸汽温度高,结构布局复杂,涉及钢材种类多,焊接难度大。锅炉范围内管道焊缝11 398道,焊缝抽查探伤合格率98.5%。针对这些锅炉的共同特点,采用高效、高质的焊接技术非常重要。 1 散装锅炉焊接方法及焊接材料的选择 1.1 锅炉范围内管道的对接焊口焊接 锅炉范围内管道的对接焊口焊接时,管径76mm的锅炉受热面管子和管径76mm管道焊接分别采用全氩弧焊、氩弧焊打底,手工电弧焊盖面的焊接方法。包括水冷壁、顶棚管、省煤器管、过热器管和下降管

3、、主蒸汽管、主给水等管道。 1.2 锅炉范围外汽水管道的焊接 锅炉范围外汽水管道的焊接管道壁厚大于或等于4mm时采用手工电弧焊,管道壁厚小于或等于3.5mm时采用氧-乙炔焊,但焊件必须加工成坡口,单面焊接双面成型。 1.3 焊接材料的选择 碳素钢管道手工氩弧焊焊接,选择氩弧焊丝H08Mn2SiA或TIG-J50;15CrMo钢选专用氩弧焊丝TIGR30或H13CrMoA,20#钢与15CrMo钢焊接选用H08Mn2SiA焊丝,12Cr1MOV选用氩弧焊丝H08CrMOVA。手工电弧焊焊接,选择E4303焊条。 2 焊接技术的一般要求 2.1 焊工的要求 从事焊接的焊工,应是锅炉压力容器焊接考试

4、合格的人员。合格焊工不得担任超越其合格项目的焊接工作。合格焊工在施焊前,应进行与实际条件相适应的模拟练习,并经拆断面检查符合要求后方可正式焊接。焊工应认真学习上述有关规程规范,施焊前应认真熟悉工艺卡,凡遇与工艺卡要求不符时,焊工应拒绝施焊。当出现重大质量问题时,报告有关人员,不得自行处理。焊工必须有良好的质量意识,严格按照给定的焊接工艺卡和焊接技术措施进行施焊,认真执行质量自查自检。焊工本人所焊的焊缝,必须在焊缝一侧打上自己的代号钢印。焊接工作必须遵守安全、环保、防火等规程的有关规定。 2.2 其它要求 无损探伤检测记录(包括探伤片)由施工单位妥善保存5年,或移交建设单位长期保存。 进入施工现

5、场的锅炉受热面合金钢管及耐热合金件,应逐根逐件进行光谱检查;焊接合金钢管的氩弧焊丝经光谱抽查确定符合焊接工艺后,焊工方可施焊。 3 焊接前的准备 1)管道对接焊口,其中心线距离管子弯曲起点不小于管子外径,且不小于100mm(焊接成型管件除外),距支架边缘至少50mm,两个对接焊口间距离不得小于管子直径,且不少于150mm。 2)管道的坡口形式和尺寸应符合设计文件的规定,当无规定时其焊缝的坡口形式和尺寸应符合下表规定: 焊件坡口形式及尺寸(mm)3)管子或管件的对接焊口应做到内壁齐平:级焊缝内壁错边量不应超过壁厚的10%,且不大于1mm;级焊缝内壁错边量不应超过壁厚的20%,且不大于2mm。 钢

6、管对口时错口允许偏差4)坡口的制备应以机械加工的方法为宜,如使用火焰切割切制坡口,应将割口表面的氧化物、熔渣及飞溅物清理干净,将不平处修理平整,并检查坡口处母材有无裂纹、重皮及毛刺等缺陷,检查坡口加工尺寸是否符合焊接工艺或设计图纸要求。5)焊丝使用前应清除锈垢、油污,至金属光泽;焊条使用前应按说明书要求或焊条管理制度有关条款进行烘焙,重复烘焙不得超过两次。6)清除坡口两侧25mm30mm范围内杂物,见金属光泽。7)将铈钨极直径端部磨成圆锥形,锥度约2030,顶部留0.5mm1mm小圆台,钨极外伸长度约3mm5mm。8)氩弧焊接设备采用直流正接,即焊管接正,钨极接负。9)引弧前,应提前5s10s

7、,输送氩气,借以排除管中及焊口被焊处的空气,并调节流量计。10)焊口点焊前应核对对口尺寸,并垫置牢固,在施焊过程中不得碰撞,以防出现裂纹。11)对接管口端面应与管子中心线垂直,其偏斜不应大于管径1%。 12)管子对接时应用专用卡具,并固定牢靠。对于垂直管排应尽量避免管排自重作用在焊接对口上。13)对口时两管中心线弯折尺寸应不大于1/200。14)所有受热面管子应避免强力对口,以防引起附加应力,当对口的间隙过大时(大于4mm)应采取接短节或烤管弯的方式解决,禁止采用烘烤直管,使管子膨胀以达到减少对口间隙的错误方法。4 散装锅炉管道的焊接 定位焊缝的长度、厚度、间距,应能保证焊缝在正式焊接过程中不

8、致开裂。 定位焊缝的长度、厚度、间距参考尺寸按管径选择定位焊缝尺寸表采用根部点固焊时应对焊缝认真检查,如发现缺陷时应及时处理,点固焊采用的焊接材料与正式焊接相同。4.2 手工电弧焊焊接:4.2.1 焊条直径的选择4.2.3 焊接电流可按下列经验公式选定I=(3555)焊条直径,I焊接电流,各种焊接位置可适当增减立焊电流比平焊减少15%20%,而仰焊电流比平焊的电流减少10%15%。4.3 水冷壁的焊接1)前后水冷壁一端有联箱,侧水冷壁两端都有联箱施焊时由一端联箱挨次焊完,然后焊中间焊口,最后再焊另一端联箱焊口,以免因两端联箱焊完后再焊中间焊口而造成巨大的变形。2)在施焊水冷壁排管焊口时,应选择

9、对口间隙较小的焊口先施焊,尽量由管排中心向两侧施焊或采取间跳对称焊,但两个边缘保证排管尺寸的标准管必须先焊完。如图所示。4.4 顶棚管排管焊接顶棚管排管焊接要求同水冷壁排管要求相同。4.5 管子与锅筒接管焊接管子与锅筒接管焊接:如下图1)将所有焊口均点固焊,点焊两点长度15mm20mm,厚度3mm4mm;2)焊接时由中心向两侧进行;3)施焊方法按跳焊法进行;4)每道焊口先焊第一层,所有焊口第一层焊完后再焊次层。4.6 省煤器、过热器排管的焊接1)省煤器、过热器排管的焊接应尽量采取由一端向另一端或中间向两侧一排排逐一施焊,以减少困难的焊接位置。2)省煤器、过热器管排的焊接次序,应先焊上部后焊下部

10、焊口。如图:3)焊接电源的极性必须是正接,即焊枪接负极,焊件接正极。4)对于直径小于或等于76mm的管子一般点焊12点,点焊长度15mm20mm,高度2mm3mm。4.7 双人对称焊接1)成排管道及直径大于219的管子的对接焊口,均采用双人对称焊法,减少焊接变形和接头缺陷,可保证质量,增加美观。2)双人对称焊接,是两名焊工各焊管的1/2周强,避免了冷接头,提高了焊接质量,但要求焊接时,两名焊工所用焊条、电流强度、焊接速度、运条方法等基本近似。4.8 氩弧焊焊接1)氩弧焊打底的根层焊缝检查后,应及时进行次层焊缝的填充焊接,以防产生裂纹。2)焊前管口宜采用组对卡具,每道焊缝应一次连续焊完不得中途停

11、焊,不得在焊件表面引弧或试验电流。3)焊接时应注意起弧和收弧处的质量,收弧时应将弧坑填满,多层焊时,第一层焊缝根部必须均匀地焊透,不得烧穿,层间接头应错开,每层焊缝的厚度为焊条直径的0.81.2倍。4)每层焊完之后,应清除溶渣、飞溅物等并进行外观检查,发现缺陷必须清除重焊。4.9 手工钨极氩弧焊焊接:1)管道打底焊接规范(按管道直径)的选择:2)管道打底焊接规范(按管道壁厚)选择:注:选择喷嘴大小由钨极直径而定,其经验公式如下:D=2d+4式中:D-喷嘴直径(mm),d-钨极直径(mm)决定氩气流量主要依据喷嘴的大小,其经验公式如下:Q=KD式中:D-喷嘴直径(mm),Q-氩气流量(升/分),

12、K-系数(0.81.2),使用大嘴时,K取上限;使用小嘴时K取下限。3)手工钨极氩弧焊焊接技术:(1)采用高频引弧或高压脉冲引弧。(2)焊接时,在不防碍视线的情况下,尽量采用短弧,以增强保护效果,喷嘴应是垂直或保持与坡口表面较大夹角,约7080,以加强气体保护效果,喷嘴与管口表面距离不超过10mm,焊枪除做直线运动外,允许做轻微横向摆动。(3)焊丝与管口夹角1015为宜,焊丝往复加入熔池,同时应注意在熔池前面成熔滴状加入,填充焊丝要均匀,不要扰乱氩气流,焊丝头部应始终放在氩气保护区内,以免氧化。焊接终了时,应多加些焊丝,然后慢慢拉开,施焊环境低于0时,可用普通气焊进行加热处理。(4)焊接完毕,

13、切断焊接电源后,不应立即将焊炬抬起,必须在3s5s内继续送出保护气体,直到钨极及熔池区域稍稍冷却以后,保护气体才停止,并抬起焊炬以防焊缝表面氧化或产生气孔。5 锅炉钢架焊接 1)钢结构施工焊接前必须进行技术交底后方可焊接; 2)焊缝的布置和接头形式要符合设计图纸的规定; 3)焊件坡口如用气割法加工时,应将割口处表面的氧化熔渣、毛刺等清除干净,并将凹凸不平处修理平整。 4)焊件拼接组装时应垫置平整、牢固,防止在施焊过程中发生位移和变形; 5)各零部件在组装前应进行检查,当发现变形时必须校正和调直后方可组装点固; 6)焊件对口应平齐,如有错口应修整到符合规定的尺寸; 7)对口间隙过大时,不得在间隙

14、内填塞金属物; 8)焊条使用前应按规定的温度、时间进行烘焙; 9)烘焙后的焊条在施焊前应进行各种位置的试焊,如出现严重气孔及裂纹时,该焊条不能使用; 10)焊接场所应采取防风、防雨、防雪等措施; 11)钢结构在施焊前该部件应经有关专业人员检查合格后方可施焊; 12)为了保证结构尺寸符合设计图纸要求,在施焊过程中要随时进行检查,严格要求,防止结构变形; 13)电焊条的选用应符合有关规定的要求,重要的结构采用结50T焊; 14)施焊时要注意接头和收弧的质量,收弧时应将弧坑填满,每道焊接接头应相互错开; 15)多层多道焊缝施焊时,次层焊缝必须将前层边缘熔合好;16)同一部件上如采用一端对接一端搭接时

15、,应首先焊对接端的焊缝然后再焊搭接端的焊缝;17)钢对接施焊顺序以防止变形,减少应力为原则,凡无加固板的焊缝均采取双面焊为宜,焊缝较长时采用分段施焊法。见下图:18)柱、梁等焊件组对顺序:(1)首先焊接对接焊缝;(2)对接焊缝焊接完毕经检查符合要求后再组对,焊接加固板;(3)单根钢柱、钢梁焊接完毕组成大型焊件时,经检查其结构尺寸符合要求后再焊接卡头及各接口点。19)钢柱、钢梁和大型型钢的对接焊缝,需采取双人或四人对称位置施焊,单条焊缝长度超过300mm时应采取分段退焊法或间跳分段法进行施焊,当焊接第二层时应与第一层方向相反,且各个焊接接头应相互错开。见下图;20)钢架的角焊焊缝要求焊法同上;2

16、1)对接缝加固板的施焊顺序:见下图:22)进行横梁与立柱安装部位的焊接:见下图:(1)减少应力、缩小变形的措施控制线能量不宜过大,不采用大直径的焊条操作;长焊缝分段进行施焊,采用多层多道焊法;多层焊控制层间温度,冷却后再焊下一层;钢架组对时间隙不宜大,要求一致,减少填充金属。(2)梁、立柱安装部位焊缝,是将各种箱型断面梁安装在立柱的支撑托架上;首先将梁点焊固定在立柱的托架上,然后将侧面连接板点焊到梁及立柱上,最后将上面的连接板再点焊到梁及立柱上,这样能使梁紧贴托架不发生位移和脱空。全部点焊完并检查安装尺寸符合要求后,再进行焊接。焊接顺序按图所示,先焊托架上的焊缝,再焊两侧连接板焊缝,最后焊上部

17、的连接板。施焊方法按加强板施焊顺序进行。(3)锅炉钢架焊接采用双人或四人对称焊法,钢架结构整体的对称,结构局部的对称,一根横梁的两端对称。对称的目的是使结构达到同时膨胀,同时伸缩,所以要求参数一致。如:焊条直径、电流大小、焊接速度、起焊时间等。(4)钢架焊接要有规律,分步骤施焊:钢架组对点固焊后,校对尺寸无误,进行整体焊接;先焊主立柱下部柱脚各部;次焊主立柱上部栋梁与主立柱连接各点;再焊栋梁和主立柱连接各点;最后焊副梁、剪刁撑和零部件。目的是增强钢架自身的刚性,形成有规律的收缩,达到减少变形。23)大型桁架必须采用对称施焊,其焊接顺序如下:24)隐蔽的焊缝或两道工序的焊缝应在上道工序焊接工作结

18、束并检查合格后,方可进行下道工序的焊接。25)在焊件或组件焊缝焊接完毕后应清理熔渣和飞溅物,认真进行自检,确认焊缝达到要求后打上焊工本人代号钢印。6 焊缝质量检验 检验是保证产品质量必不可少的重要手段,而焊接检验包括焊接的全过程,即焊前、焊接过程中和焊后检验。 6.1 焊接检验的目的和内容 焊接检验:目的是预防或减少焊接时出现质量问题的可能性,防患于未然,是把好焊接质量的第一关;主要包括对焊工资格的审查、焊接材料的确认、焊接设备完好状况的检查、焊接装配质量、坡口型式和尺寸、坡口表面清理及预热温度检测等措施。 6.2 焊接过程中的检验 质检员应根据焊接工艺,对焊工执行工艺情况进行检查;对施焊环境

19、的温度、湿度、风速等进行测量,超过有关规定时禁止继续施焊;检查焊缝的清根、清渣、层间温度控制焊缝返修过程等。6.3 焊后检验 1)焊缝施焊结束后立即去除渣皮、飞溅物,将焊缝表面清理干净,然后进行焊缝外观检查。焊缝尺寸应符合设计图纸与焊接工艺要求,焊缝表面应完整,高度不得低于母材表面并与母材圆滑过渡,焊缝宽度应超出坡口边缘2mm。为了保证管道焊缝表面美观、成型基本一致,缝表面加强高度:转动焊口:1.5mm2.0mm;固定焊口:2.0mm3.0mm。座式管板(管与法兰)焊件的焊脚为+(3mm6mm);插入式管板(管与法兰)焊件的焊脚为+(2mm4mm),管与法兰内侧必须焊一遍。:管的厚度 2)外观

20、检查不合格的焊缝,不允许进行其它项目检查。 3)焊缝外形允许尺寸和焊缝表面缺陷允许范围见下表:焊缝外形允许尺寸(mm)注:1)焊缝表面不允许有深度大于1mm的尖锐凹槽,且不允许低于母材表面。2)搭接角焊缝的焊角与部件厚度相同。焊接角变形允许范围 焊缝表面缺陷允许范围(1)按GB3323钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级的规定执行,射线照相的质量不低于AB级。(2)锅炉范围内蒸汽锅炉工作压力大于或等于0.1MPa,但小于3.8MPa的管道,至少抽查焊接接头的10%。当外经大于159mm,或者壁厚大于等于20mm时,每条焊缝应进行100%探伤。(3)锅炉范围内热水锅炉额定出口热水温度大于或等于12

21、0,至少抽查焊接接头的2%。当外经大于159mm,或者壁厚大于、等于20mm时,每条焊缝应进行100%探伤。(4)受热面管子及锅炉汽水管道如果采用无直管段弯头,无直管段弯头与管道对焊焊缝应经100%射线探伤。(5)锅炉范围外管道焊缝探伤,执行工业管道焊缝探伤规定。(6)焊缝类别及探伤级别规定见下表:焊缝类别及探伤级别规定焊接接头的焊缝返修应有合格的返修工艺,并在焊接技术人员指导下,方可进行。返修工艺要点如下:1)焊接接头经无损射线探险伤检测,发现存在不合格的缺陷时,及时进行返修。2)确定缺陷部位、缺陷性质、缺陷尺寸和数量;选择经该类材料考试合格且有一定经验的焊工返修;3)采用机械加工方法;做好焊前