芻議承壓特種設(shè)備焊接工藝監(jiān)督管理

王錦溫

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院， 福建 福州 350008）

承壓特種設(shè)備焊接結(jié)構(gòu)所涉及技術(shù)內(nèi)容眾多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜且技術(shù)環(huán)境相對特殊，對于焊接工藝方案及過程的要求都相當(dāng)苛刻。在極為復(fù)雜的運行條件下，為保證焊接結(jié)構(gòu)中各個元件焊接的連接焊接高質(zhì)量，就必須思考提出高質(zhì)量且工藝優(yōu)質(zhì)的焊接工藝方案。

1 低壓缸與凝汽器上喉部位的焊接工藝概述

低壓缸與凝汽器上喉部位的焊接工藝屬于承壓特種設(shè)備焊接工藝中的一種，由于其焊接工藝方案復(fù)雜，設(shè)計技術(shù)內(nèi)容偏多，所以一定要做好該工藝操作過程中的監(jiān)督管理工作。具體來講，考慮到凝汽器與低壓缸在聯(lián)接過程中會存在焊接變形所導(dǎo)致的安裝質(zhì)量問題，直接影響低壓缸的日后運行工作品質(zhì)，所以必須客觀影響汽輪機的安全與穩(wěn)定運行過程，將凝汽器焊接作為是整個焊接工藝方案中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。

2 低壓缸與凝汽器上喉部連接的焊接工程工藝方案設(shè)計與應(yīng)用

2.1 工程項目概況

某工廠內(nèi)承壓特種設(shè)備中低壓缸的外下半缸直接座在凝汽器上喉部位置，通過中間連接板與其他二者焊接形成剛性連接，且要保證連接焊縫位置凸顯密封作用，有能力承受低壓缸外外缸重量。具體來講，它的接口尺寸長度為 11560mm，寬度為7494mm，連接管管線將寬側(cè)位置劃分為兩部分，其中每一部分的平均寬度為3747mm。在該連接中，中間連接板與低壓缸下半缸壁厚材質(zhì)選用Q235-C，厚度為δ=20mm，它的連接方式如圖1。

圖1 低壓缸與凝汽器上喉部焊接連接方式

如圖 1，低壓缸與凝汽器上喉部焊接連接采用的單V坡口焊接，分上下兩圈進行焊接，其中上側(cè)焊縫利用W1連接低壓缸，而下側(cè)焊縫，利用W2連接凝汽器。

2.2 焊接施工前準備工作

在焊接施工開始前要做好以下準備工作。首先要做好缸體支撐，可采用支撐塊配合支撐。在千斤頂或支撐塊的600mm范圍內(nèi)留空，然后將其它位置的所有焊縫都焊接完成，再拆除千斤頂與或支撐塊，并焊接該位置的所有焊縫，如圖2。

圖2 缸體支撐塊示意圖

然后是坡口加工操作，可采用“小爬蟲”火焰切割加工連接模板的坡口，該坡口的具體要求如圖3。

圖3 坡口加工操作示意圖

如圖3，要首先進行火焰切割，同時考慮預(yù)留一定的加工余量，以便于更輕松去除淬火硬層部分。在組對之前，需要對坡口實施PT檢驗，檢驗其是否存在任何切割裂紋或其它母材缺陷問題。在火焰切割過程中要充分考慮低壓缸與上喉部之間是存在間隙的，所以二者在切割后不可能保證實際測量結(jié)果一致，所以在施工中該工程會將測量間隙時分區(qū)分離開來并進行區(qū)域編號，再配合同樣編號的連接板，根據(jù)編號進行對應(yīng)配對。

再者是反變形措施，根據(jù)現(xiàn)場的實際條件在上縫焊接之前，預(yù)先采用中間連接板沿焊縫位置收縮變形方并反向轉(zhuǎn)動，將轉(zhuǎn)動點固定在一定角度上并進行焊接固定，如圖4。

圖4 反變形措施焊方法

如圖4，首先不要對下縫位置的W2點進行點固，等待縫W1點焊接到連接板位置并處于垂直狀態(tài)時再點固下縫的 W2點。其具體的焊接方法是在水平方向位置采用二氧化碳氣體保護焊GMAW，在垂直焊縫與轉(zhuǎn)角焊縫位置采用SMAW手工電弧焊。需要注意的是，部分困難或特殊位置的焊接要保證焊接質(zhì)量到位，合理靈活運用GNMA和SMAW兩種焊接方法。在焊接過程中采用分段劃分方法，即分區(qū)、分段明確標注焊接順序，整圈焊接由4名焊工共同完成。

2.3 焊接施工操作

在具體的焊接施工工藝操作中，應(yīng)當(dāng)首先使用火焰加熱方法對焊接部件進行預(yù)熱，確保焊接操作溫度在50℃以上。

然后在焊接側(cè)焊縫W1位置實施上側(cè)縫焊接，然后再焊接下側(cè)縫W2。整個焊接過程由4名焊工共同完成，他們分布于缸體的4個面不同位置，并實施對稱施焊，避免由于四周不同步焊接所導(dǎo)致的焊接應(yīng)力變形問題。在每一邊焊接過程中，都要首先焊接總部，再焊接邊角，該工程施工中主要從剛性偏弱的中部位置焊起，盡量減小焊接變形對中部剛性偏弱區(qū)域的焊接負面影響。同時還要做到對氣缸變形的有效控制。具體來講，要保證各項焊工同步操作，且對焊接序號進行區(qū)分，如圖5。

圖5 焊接側(cè)縫焊縫焊接點示意圖

如圖5，焊接點中從A到A’區(qū)域的焊縫大約為3000mm，在焊接過程中應(yīng)該將該焊縫合理區(qū)分為6小端并采用退焊法進行焊接。在焊接4個邊角位置的連接板交接位置水平方向可預(yù)留大約150～200mm長度范圍的非焊接部分，等待水平方面焊縫全部完成后再采用SMAW焊接邊角位置，同時連接交界處水平并垂直焊縫焊接部分，如圖6。

圖6 交界處水平垂直焊縫焊接示意圖

如圖6，在焊接邊角處坡口位置可形成垂直對接焊縫坡口，此時才能證明交界處水平垂直焊縫焊接工作完成。在焊接過程中就采用到了SMAW焊接法進行焊接，同時采用SMAW焊接方法進行對稱焊接。在現(xiàn)場配準條件下，邊角處坡口的位置是完全垂直焊縫坡口形式的，其坡角大約為30℃[2]。

2.4 焊接施工技術(shù)要點

在焊接施工技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)做好注意做好以下 4點工作。第一，在焊接 W1焊縫時需要注意監(jiān)控預(yù)設(shè)反變形余量及其恢復(fù)狀況。主要是根據(jù)實際恢復(fù)情況展開焊接施工，同時又不違背焊接工藝要求，適當(dāng)對焊接速度與其它參數(shù)進行調(diào)節(jié)，保證連接板最終處于相對垂直狀態(tài)。

第二，W1焊縫如果未完全焊接完畢，且連接板處于垂直狀態(tài)，此時需要對W2焊縫實施點焊固定，結(jié)合上述焊接方法如法炮制焊接W2焊縫，等待W2焊縫全部焊接完成后再對W1焊縫實施后續(xù)焊接工作。

第三，為避免焊接變形問題，本工程施工中采用了多層多道焊接方法和對稱施焊方法。在焊接過程中要注意對各個層次間的同步操作，由分區(qū)序號相同的區(qū)域開始展開焊接工作，并在區(qū)域首層位置均勻焊縫，然后再同步焊接次層焊縫。

最后，在焊接過程中由熱機施工人員設(shè)置相關(guān)尺寸監(jiān)測設(shè)備，并第一時間反饋低壓缸外部下缸、凝汽器上喉部、連接板等等位置的整體尺寸與裝配尺寸，看其是否符合標準。如果發(fā)現(xiàn)異常情況需要及時中止焊接技術(shù)操作。

2.5 焊接施工焊后檢測

在焊接完工后要展開自檢工作，根據(jù)焊接QC人員實施VT與DT檢驗，再委托NDE實施100% PT檢驗，同時按照ASME執(zhí)行標準驗收過程。

2.6 焊接施工安全措施

在針對低壓缸與上喉部連接焊接施工過程中要做好焊工自我防護工作，使用專用手套、工作服、面罩、安全帽等等，同時系好安全帶（高空作業(yè)時）。要正確使用砂輪機進行坡口打磨，且在焊接工作結(jié)束后要及時清理焊接工具、材料，關(guān)閉氬氣開關(guān)，切斷焊接電源，做好焊接施工后清理工作[3]。

3 總結(jié)

綜上所述，在承壓特種設(shè)備焊接工藝監(jiān)督管理工作中必須要考慮周全且優(yōu)化焊接工藝監(jiān)督管理方案，確保焊接質(zhì)量可靠，并結(jié)合嚴格的焊接工藝評定方案督促現(xiàn)場焊接作業(yè)滿足一切技術(shù)要求，確保焊接工藝品質(zhì)、焊接工作具體可控，滿足焊接設(shè)備的所有安全運行條件。