酷寒区域焊接施工探索

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【摘 要】通过对酷寒地区焊接冬季施工的施焊环境温度提升、焊前预热、焊后热处理、焊接质量检验等方面的论述，比较全面的总结了酷寒地区焊接冬季施工的焊接技术要点。

【关键词】酷寒地区、焊接冬季施工、环境温度、焊接

在火电建设中，北方火电项目越来越多，由于受市场经济调节，火电项目施工工期也越来越短，原来北方酷寒地区冬季施工都停工的状态，随着施工工期压缩也不得不改变，冬季施工将无法避免。霍林河自备电厂2×350MW工程，建设在内蒙古霍林郭勒市，地处大兴安岭余脉，全年日最低气温等于或低于0℃的日数为 220 天左右，无霜期仅70天左右，冬季施工从头年10月至次年5月，其中11月至次年4月，平均气温达到零下10℃以下，最低气温达到-30℃以下。该项目受热面开始施焊为2013年7月24日，由于受设备影响，锅炉受热面焊接真正开始为9月初，要求水压施压工期为2014年5月初，该机组为超临界机组，锅炉由哈尔滨锅炉厂制造，参与水压锅炉受热面焊口达到30965只，其中合金钢焊口达到30185只。冬季焊接施工是水压试验节点目标完成的关键，也关系着公司在蒙东地区市场开发，具有战略意义。

1 酷寒地区焊接冬季施工难点

根据《火力发电厂焊接技术规程》DL/T-869-2012中5.1.1规定：“允许进行焊接操作的最低环境温度因钢材不同分为：AI类为-10℃；AII、AIII、BI类为0℃；BII、BIII类为5℃；C类不做规定”，火电机组锅炉受热面主要材质为AI、BI及BIII类材料，其中AI类为-10℃，BI类为0℃，BIII类为5℃。霍林河地区气温等于或低于0℃的天数达到220天左右，基本BI和BIII类钢焊接施工必须采取提高环境温度的相关焊接措施，而锅炉受热面安装施工由于受场地位置因素限制，提高环境温度受到制约。当施焊环境温度达不到规范要求时，在焊接时会因为环境温度过低无法保证焊缝层间温度及焊缝冷却速度，可能会产生裂纹等相关质量缺陷，影响机组运行质量。为了确保焊接质量，酷寒地区焊接冬季施工主要从以下几个方面考虑：（1）保证材料焊接性能，避免常见缺陷产生；（2）控制焊接层间温度及冷却速度，均匀释放应力及组织转变，避免裂纹等缺陷产生。

2 酷寒地区焊接冬季施工要点

2.1 焊接人员选择

酷寒地区冬季焊接施工操作比较困难，应尽量提高一次合格率，减少返工，避免因返工增加其他方面工作量，影响施工进度。因此，在冬季施工期间的焊工一律需经过严格的岗前考试并进行筛选，录用技能好、工作态度认真负责的焊工，并全部经过详细的技术交底后持证上岗。

2.2 焊接施工环境温度控制

鉴于查阅霍林河地区气象资料及当地人描述，将焊接冬季施工分为两个阶段，第一个阶段为寒冷阶段（日最高气温不低于-5℃），第二个阶段为酷寒阶段（日最高气温低于-5℃）。两个阶段根据外界气温的区别，焊接环境温度控制方法各不同。安排专门技术人员每天关注天气预报，对低温天气进行预警，

第一阶段寒冷阶段：焊接环境温度控制主要靠常规的施工升温方法，提升环境温度的方法为用普通防火雨布在施焊点布置成保温棚，保温棚内悬挂浴霸、小太阳等常规升温装置，在保温棚内具有代表性位置悬挂温度计进行全程监控。该阶段环境温度控制较为容易。

第二阶段酷寒阶段：此阶段焊接环境温度提升尤为重要，也是酷寒地区焊接冬季施工关键阶段。焊接环境温度提升的保温棚要求使用内夹棉的防火雨布搭设，对于锅炉安装焊接，位置大多不规则，保温棚搭设需要注意严密性，对于漏风缝隙可以用热处理保温棉进行封堵，保证保温棚内无明显的漏风口。保温棚内提升环境温度的装置使用常规的浴霸、小太阳升温已经比较困难而且占用大量安装空间，结合现场实际，选用热处理履带式加热块进行环境温度提升，加热块占用空间小，提升环境温度速度快，可以用热处理机随时控制施焊点环境温度。环境温度提升了，但需要加强过程监督，必须确保施焊点环境温度符合规范要求，在施焊点悬挂温度计及巡查记录，管理人员及技术人员不定时进行施焊环境温度检查并记录，保证酷寒阶段焊接环境温度，避免了因为施焊环境温度低造成裂纹等缺陷产生。

2.3 焊前预热、焊接层间温度控制和焊后热处理

根据《火力发电厂焊接技术规程》DL/T-869-2012和《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T-819-2010内关于各类材料的焊前预热及焊后热处理要求，以及《火力发电厂焊接技术规程》DL/T-869-2012中表三的注3“环境温度低于5.1.1规定时，应在原预热温度上提高30℃～50℃；对于待焊部件厚度小于表中规定板材、管材需预热的厚度时应按表中规定进行预热”。为保证被焊部件在环境温度较低时的可焊性，现场所有承压焊口在焊接时均进行电预热后进行焊接，规范要求预热的部件采取电预热并带温焊接，用热处理机控制层间温度，消除因为冷却过快产生的残余应力，并保证组织转变完全。为了保证焊缝在焊接完成后及时消除应力及组织转变，所有焊后热处理工作均在焊完后立即进行，热处理保温层按照规范要求适当增加保温厚度，降温到300℃时仍按照规定进行电脑控制降温速度，避因为热处理不及时产生延迟裂纹等缺陷。

2.4 焊接检验

为保证酷寒季节焊接施工质量，保证无延迟裂纹等缺陷，将无损检测方法多样化，所有焊缝进行100%射线检测并进行50%超声检测。检测合格后抽取20%左右焊缝进行焊缝两侧表面渗透检测，确保热影响区无裂纹缺陷。BIII类材料焊缝在无损检测合格后，间隔半个月后进行5%左右焊缝射线复查，确保无延迟裂纹产生。下图为射线检测后进行了渗透检测焊缝两侧热影响区。

3 结论

2014年5月2日，霍林河项目#9机组锅炉水压试验一次成功，受热面30965只焊口无一泄漏，其中包含酷寒阶段焊接锅炉受热面焊口19018只。事实证明，只要严格控制施焊环境温度，严格焊前预热、焊后热处理，加强无损检测，就能在酷寒地区冬季进行焊接施工，并能保证焊接质量。其主要关键点归纳为以下几点：

（1）提高焊接环境温度，并严格监控。

（2）所有焊口施焊时均进行电预热，管壁厚的进行带温焊接。

（3）及时进行焊后热处理工作。

（4）多重手段进行无损检测，并进行延期无损检测抽查。

作者简介：

余世宏（1969.2-），男，汉，安徽合肥，中国能源建设集团安徽电力建设第一工程公司，霍林河电厂项目部经理，高级工程师。

覃素志（1985.6-），男，土家，安徽合肥中国能源建设集团安徽电力建设第一工程公司，霍林河项目焊接技术管理，助理工程师。