本发明涉及锅炉维修
技术领域：
，特别是氩弧焊多层多道水冷壁管修复方法。
背景技术：
：锅炉水冷壁管在运行过程中受到机械损伤，烟气、吹灰枪蒸汽的冲刷或者水冷壁管受大块落渣砸伤管子表面，造成水冷壁管局部壁厚减薄，当壁厚减薄严重至不能承受管内水汽压力时，就会引起水冷壁泄漏，导致锅炉停运。传统检修方法，在锅炉检修水冷壁检查过程中，如果发现水冷壁管壁厚减薄量大于30%时，采用割去水冷壁管减薄部分，更换新管子的方法进行处理，更换水冷壁的工作量很大，工期长，检修费用高。技术实现要素：本发明解决现有技术不足所采用的技术方案为：氩弧焊多层多道水冷壁管修复方法，包括如下步骤：a、焊接材料选用焊丝tig-j50符合国家标准gb1300-1977要求，按jb3375-2002要求入厂检验；焊接氩气的纯度应≥99.99%，应符合gb/t4842-2017的要求；钨棒使用铈钨电极；b、焊接设备准备钨极氩弧焊电流采用直流弧焊电源和逆变氩弧焊电源，电焊机、氩弧焊机等焊接设备的机壳接地；c、焊前检查准备补焊位置采用角向磨光机打磨除锈，损伤位置打磨成半圆槽，补焊位置边缘20mm内母材无裂纹、重皮等缺陷；补焊位置向四周延伸10～15mm清理铁锈和油污，直到露出金属光泽；d、水冷壁管焊接修复1）用直流弧焊电源进行焊接时，应检查电源极性是否正确，焊接时采用正接法，工件接正极，焊枪接负极；2）焊接过程中钨极端部与熔池表面保持2～3mm的距离；3）氩弧焊工作场地风速＜3m/s；4）焊接过程中保证熔透及单面焊双面成形，当焊接中断再度起焊时，起焊焊缝应与原焊缝重叠8～10mm；5）参考下表选择手工钨极氩弧焊焊接工艺参数：电弧电压（v）氩气流量（l/min）钨极直径（mm）焊条直径（mm）喷嘴至工件距离（mm）打底焊100~11019~218~102.52.5~10盖面焊90~10518~218~102.52.5~106）焊接填充焊丝时，填充焊丝相对焊件表面呈10～30°，填充焊丝切勿与钨极接触，防止焊缝夹钨和钨极污染，加剧钨极的烧损；7）焊接过程中，焊丝端部应始终处于氩气的保护范围内，避免焊丝加热端的氧化，焊接结束时，应将填充焊丝抽出熔池，需在保护气体的保护区内，准备熄弧时，应将电弧引到坡口边缘熄弧，避免在焊缝位置出现缩孔，焊枪在原处停留3～5s，使熔池在氩气的保护下冷却凝固；8）焊接完毕后，应将焊缝表面磨平，与管子表面齐平，不得出现凹坑、咬边缺陷。还包括步骤e水冷壁管焊后冷却至室温，保持室温24小时后进行无损检测和硬度检测：1）磁粉检测—未表面磁痕显示缺陷；2）渗透检测—表面无裂纹缺陷；3）硬度检测—焊缝硬度值≦98hrb,焊接热影响区硬度值≦85hrb；4）超声波检测或射线检测—超声波检测不大于ⅰ级，射线检测不大于ⅱ级的缺陷。所述步骤c为检查氩气瓶阀有无漏气及失灵，减压器、导气管、导线管连接是否正常，导气是否畅通，电流表、电压表、流量计等仪器仪表是否正常等，如有故障不得进行焊接；补焊位置采用角向磨光机打磨除锈，损伤位置打磨成半圆槽，补焊位置边缘20mm内母材无裂纹、重皮等缺陷；补焊位置向四周延伸10～15mm清理铁锈和油污，直到露出金属光泽；焊接场所应采取防风、防雨、防雪、防寒、防水、防灰等措施；管内不得有穿堂风。本发明的有益效果为：1、在火力发电厂锅炉水冷壁检修中，经常发现锅炉水冷壁管受损、壁厚减薄，通常采用更换受损管子的方法进行处理，检修费用高，工期长，焊接质量要求高。采用氩弧焊多层多道方法修复受损水冷壁管，耗用的费用和工期是原来的十分之一，普通焊接人员即可完成。2、氩弧焊多层多道方法就是对受损的水冷壁管进行焊前修整出合适的焊接区域，要求用焊接质量较高的焊接方法手工氩弧焊对焊接区域进焊接，采用多层多道工艺以保证质量。焊接前对焊接区域进行理化检验，焊后对焊缝进行无损检测。本发明应用氩弧焊多层多道焊接方法，在我公司检修中进行了小规模试验，对受损的水冷壁管进行焊接修复，检修工作量小，质量优良，节省检修费用约120万元。图1为本发明锅炉水冷壁管破损示意图；图2为本发明锅炉水冷壁管破损修复示意图；图3为本发明锅炉水冷壁管破损修无损检测示意图。具体实施方式氩弧焊多层多道水冷壁管修复方法，包括如下步骤：a、焊接材料选用焊丝tig-j50符合国家标准gb1300-1977要求，按jb3375-2002要求入厂检验；焊接氩气的纯度应≥99.99%，应符合gb/t4842-2017的要求；钨棒使用铈钨电极；b、焊接设备准备钨极氩弧焊电流采用直流弧焊电源和逆变氩弧焊电源，电焊机、氩弧焊机等焊接设备的机壳接地；c、焊前检查准备补焊位置采用角向磨光机打磨除锈，损伤位置打磨成半圆槽，补焊位置边缘20mm内母材无裂纹、重皮等缺陷；补焊位置向四周延伸10～15mm清理铁锈和油污，直到露出金属光泽；d、水冷壁管焊接修复1）用直流弧焊电源进行焊接时，应检查电源极性是否正确，焊接时采用正接法，工件接正极，焊枪接负极；2）焊接过程中钨极端部与熔池表面保持2～3mm的距离；3）氩弧焊工作场地风速＜3m/s；4）焊接过程中保证熔透及单面焊双面成形，当焊接中断再度起焊时，起焊焊缝应与原焊缝重叠8～10mm；5）参考下表选择手工钨极氩弧焊焊接工艺参数：电弧电压（v）氩气流量（l/min）钨极直径（mm）焊条直径（mm）喷嘴至工件距离（mm）打底焊100~11019~218~102.52.5~10盖面焊90~10518~218~102.52.5~106）焊接填充焊丝时，填充焊丝相对焊件表面呈10～30°，填充焊丝切勿与钨极接触，防止焊缝夹钨和钨极污染，加剧钨极的烧损；7）焊接过程中，焊丝端部应始终处于氩气的保护范围内，避免焊丝加热端的氧化，焊接结束时，应将填充焊丝抽出熔池，需在保护气体的保护区内，准备熄弧时，应将电弧引到坡口边缘熄弧，避免在焊缝位置出现缩孔，焊枪在原处停留3～5s，使熔池在氩气的保护下冷却凝固；8）焊接完毕后，应将焊缝表面磨平，与管子表面齐平，不得出现凹坑、咬边缺陷。还包括步骤e水冷壁管焊后冷却至室温，保持室温24小时后进行无损检测和硬度检测：1）磁粉检测—未表面磁痕显示缺陷；2）渗透检测—表面无裂纹缺陷；3）硬度检测—焊缝硬度值≦98hrb,焊接热影响区硬度值≦85hrb；4）超声波检测或射线检测—超声波检测不大于ⅰ级，射线检测不大于ⅱ级的缺陷。所述步骤c为检查氩气瓶阀有无漏气及失灵，减压器、导气管、导线管连接是否正常，导气是否畅通，电流表、电压表、流量计等仪器仪表是否正常等，如有故障不得进行焊接；补焊位置采用角向磨光机打磨除锈，损伤位置打磨成半圆槽，补焊位置边缘20mm内母材无裂纹、重皮等缺陷；补焊位置向四周延伸10～15mm清理铁锈和油污，直到露出金属光泽；焊接场所应采取防风、防雨、防雪、防寒、防水、防灰等措施；管内不得有穿堂风。本发明具体参数分析如下：水冷壁管材质分析水冷壁管材质为sa210c，属珠光型热强钢，有一定的室温和高温强度，具有良好的抗疲劳性能、传热性能、高温烟气腐蚀性能。sa210c无缝管化学成分见下表；(%)钢号cmnpssisa210c≤0.350.29~1.06≤0.035≤0.035≥0.10sa210c无缝管力学性能见下表；钢号拉伸强度(mpa)屈服强度(mpa)伸长率(%)硬度sa210c≥485≥275≥30≤89hrb水冷壁管焊接性分析sa-210c属中碳锰钢，强度比20g高，塑性、韧性与20g相当，钢管以正火状态供货，组织为铁素体加珠光体，完全抗氧化性钢，具有良好的冷、热加工性能，尤其焊接性能良好，一般焊前不用预热，焊后可不热处理。焊接修复后产生裂纹的几率小。本发明对水冷壁管的焊接修复过程，为一个在焊接熔池中进行的复杂的冶金过程，会产生相变应力。焊接热影响区受到焊接热作用，产生热胀冷缩的物理过程，产生焊接残余应力，水冷壁管规格为φ60.3×7.5cm，现场最大焊接区域面积为40×120cm，经现场测量并计算：径向产生的焊接残余应力为83mpa，轴向产生的焊接残余应力为250mpa,最大应力为267mpa，均小于该材料的屈服强度275mpa。所以焊接修复后不会产生焊接裂纹，焊后不进行焊后热处理。本技术的优势在于：1）水冷壁管材质为sa210c有一定的室温和高温强度，具有良好的焊接性能，尤其采用氩弧焊焊接技术，焊接修复后产生裂纹的几率小；2）水冷壁管规格为φ60.3×7.5cm，修复仅是在管子表面进行，焊后产生的焊接应力小；3）水冷壁管减薄部位区域面积小，其它区域管壁未受损，管子修复后，管子的完整性可保持良好，保证水冷壁的运行可靠性；4）焊接修复水冷壁管子不更换管子，检修工作量小，施工工期短，如按传统的更换管子的方法需要5至6天，而采用焊接修复的方法不到1天的时间，大大节省人力、物力。本技术的经济性分析：使用氩弧多层多道焊接修复受损水冷壁管后，每年每台机组产生的费用约1万元，以四台机组发生费用共计约8万元计算，相比过去每年节省检修费用约120万元。按更换水冷壁的实际情况、按每台锅炉更换水冷壁管16根/年的数量进行估算，总计费用约128万元，每年费用计算如下：1）水冷壁管材料费：每年平均每台锅炉更换管子16根16根/年×4台机组×0.2万元/根=12.8万元。2）搭设脚手架台锅炉搭设脚手架8次，每次2万元2万元/次×8次=16万元3）保温拆除、安装费用按每年8次：拆除保温：1万元/次×8次=8万元安装保温：2万元/次×8次=16万元4）拆除管子费用：1万元/次×8次=8万元5）氩气费用：0.08万元/次×4×8次=2.56万元6）人工费用：3万元/次×8次=24万元7）检修管理费用：2万元/次×8次=16万元8）安全措施费用:2万元/次×8次=16万元9）其它费用：1万元/次×8次=8万元。水冷壁是锅炉主要的承压部件之一，也是主要的受热面之一，布置在炉膛四周，运行中直接承受火焰的热辐射，工作环境恶劣。在锅炉检修中经常发现水冷壁管因机械损伤、烟气流或者吹灰枪的冲刷而发生壁厚减薄现象。过去通常消除水冷壁管损伤、壁厚减薄的方法就是把壁厚减薄量超过标准规定数值的管子予以更换，更换时需要搭设脚手架，拆除保温，更换管子，工作量大，工期长，检修费用高。经过探索和研究，创造出了采用手工钨极氩弧焊多层多道焊接技术修复受损水冷壁管的工艺技术，在2019年金昌发电公司一厂的#1机组a修中，二厂的#1机组b修中得到了应用，节省检修费用约120万元。目前，机组运行正常，未发生异常。该技术焊接修复损伤的水冷壁管子焊接工作量小，施工工期短，检修费用、检修工期是原来的十分之一。该技术不更换管子，不破坏管子的完整性，焊接操作简单，检修质量可靠。当前第1页1 2 3
技术特征：1.氩弧焊多层多道水冷壁管修复方法，其特征在于包括如下步骤：
a、焊接材料选用
焊丝tig-j50符合国家标准gb1300-1977要求，按jb3375-2002要求入厂检验；焊接氩气的纯度应≥99.99%，应符合gb/t4842-2017的要求；钨棒使用铈钨电极；
b、焊接设备准备
钨极氩弧焊电流采用直流弧焊电源和逆变氩弧焊电源，电焊机、氩弧焊机等焊接设备的机壳接地；
c、焊前检查准备
补焊位置采用角向磨光机打磨除锈，补焊位置边缘20mm内母材无裂纹、重皮等缺陷；补焊位置向四周延伸10～15mm清理铁锈和油污，直到露出金属光泽；
d、水冷壁管焊接修复
1）用直流弧焊电源进行焊接时，应检查电源极性是否正确，焊接时采用正接法，工件接正极，焊枪接负极；
2）焊接过程中钨极端部与熔池表面保持2～3mm的距离；
3）氩弧焊工作场地风速＜3m/s；
4）焊接过程中保证熔透，当焊接中断再度起焊时，起焊焊缝应与原焊缝重叠8～10mm；
5）参考下表选择手工钨极氩弧焊焊接工艺参数：
电弧电压（v）氩气流量（l/min）钨极直径（mm）焊条直径（mm）喷嘴至工件距离（mm）
打底焊100~11019~218~102.52.5~10
盖面焊90~10518~218~102.52.5~10
6）焊接填充焊丝时，填充焊丝相对焊件表面呈10～30°；
7）焊接过程中，焊丝端部应始终处于氩气的保护范围内，避免焊丝加热端的氧化，焊接结束时，应将填充焊丝抽出熔池，需在保护气体的保护区内，准备熄弧时，应将电弧引到坡口边缘熄弧，避免在焊缝位置出现缩孔，焊枪在原处停留3～5s，使熔池在氩气的保护下冷却凝固；
8）焊接完毕后，应将焊缝表面磨平，与管子表面齐平。
2.根据权利要求1所述氩弧焊多层多道水冷壁管修复方法，其特征在于还包括步骤e水冷壁管焊后冷却至室温，保持室温24小时后进行无损检测和硬度检测：
1）磁粉检测—未表面磁痕显示缺陷；
2）渗透检测—表面无裂纹缺陷；
3）硬度检测—焊缝硬度值≦98hrb,焊接热影响区硬度值≦85hrb；
4）超声波检测或射线检测—超声波检测不大于ⅰ级，射线检测不大于ⅱ级的缺陷。
3.根据权利要求1所述氩弧焊多层多道水冷壁管修复方法，其特征在于所述步骤c为检查氩气瓶阀有无漏气及失灵，减压器、导气管、导线管连接是否正常，导气是否畅通，电流表、电压表、流量计等仪器仪表是否正常等，如有故障不得进行焊接；
补焊位置采用角向磨光机打磨除锈，损伤位置打磨成半圆槽，补焊位置边缘20mm内母材无裂纹、重皮等缺陷；补焊位置向四周延伸10～15mm清理铁锈和油污，直到露出金属光泽；管内不得有穿堂风。
技术总结本发明涉及锅炉维修技术领域，特别是氩弧焊多层多道水冷壁管修复方法。包括如下步骤：A、焊接材料选用B、焊接设备准备C、焊前检查准备D、水冷壁管焊接修复。氩弧焊多层多道方法就是对受损的水冷壁管进行焊前修整出合适的焊接区域，要求用焊接质量较高的焊接方法手工氩弧焊对焊接区域进焊接，采用多层多道工艺以保证质量。焊接前对焊接区域进行理化检验，焊后对焊缝进行无损检测。
技术研发人员：彭福山;王小西;马兴中
受保护的技术使用者：甘肃电投金昌发电有限责任公司
技术研发日：2020.12.02
技术公布日：2021.03.12
