1 000 MW机组3 000 m3除盐水箱焊接变形控制

章正茂，徐继辉

(安徽电力建设第一工程公司，安徽 合肥 230088)

1 000 MW机组3 000 m3除盐水箱焊接变形控制

章正茂，徐继辉

(安徽电力建设第一工程公司，安徽 合肥 230088)

在高参数、大容量火力发电机组中，一般除盐水箱体积大、壁厚薄、焊缝多，在焊接过程中不可避免地产生焊接应力和焊接变形。焊接变形如果控制不好，会使焊件尺寸改变从而影响装配，严重时使产品报废，因此控制焊接变形尤为重要。焊接变形的控制是保证除盐水箱质量的重要环节，采取合理的措施可有效地减少焊后变形，保证焊接质量，提高除盐水箱使用寿命。介绍除盐水箱的结构和连接形式，分析变形原因和类型。从焊接方法、焊接顺序、焊接工艺参数和防变形措施等方面来控制焊接变形，效果良好。

除盐水箱；焊接变形；控制；质量

0 前言

铜陵发电厂六期工程#5机组为“上大压小”改扩建1 000 MW机组，该机组设计三台3 000 m3除盐水箱均为火力发电厂中常见的立式圆柱形罐体结构，主要由底板、壁板和拱顶三部分构成，装配采用倒装法。由于水箱体积较大，壁厚较薄，在焊接过程中容易产生变形，其焊接质量很大程度上决定了水箱的质量和使用寿命，因此控制焊接变形对保证水箱施工质量尤为重要。

1 结构和连接形式

除盐水箱每台质量为107 t，壁内直径18.9 m，高14.3 m，材质Q235B，最薄厚度6 mm。

除盐水箱底板厚度δ＝12 mm，由中心板和边缘板两部分组成，中心板为搭接形式，边缘板为对接形式，下面加厚度δ＝6 mm的垫板，与边缘板贴紧。中心板由中心向四周对称排列，焊缝布局为横向长焊缝和纵向短焊缝，如图1所示。

壁板为圆柱形筒体结构，底层壁板最厚δ＝14mm，顶层壁板最薄δ＝6mm，壁板之间采用对接形式，为全熔透焊缝，V型坡口双面焊接，立焊缝和横焊缝相互错开，如图2所示。

图1 除盐水箱底板

图2 除盐水箱壁板

顶板为圆弧形拱顶结构，厚度δ＝8 mm，焊缝为搭接形式，如图3所示。顶板内部设加强筋，纵向和环向交错，为T型接头形式。

图3 除盐水箱顶板

2 焊接变形原因

焊接变形的原因是由于对构件进行了不均匀加热。在加热过程中，只要温度高于材料屈服点的温度，构件就会产生塑性变形，冷却后，构件必然有残余应力和残余变形。除盐水箱施工中，由于底板板厚较薄，焊缝纵横交错，在平行于焊缝方向和垂直焊缝方向均产生收缩，容易产生收缩变形和波浪变形；顶板由于搭接焊缝和加强筋角焊缝布局密集，横向收缩沿板厚分布不均，在焊接过程中容易产生角变形和波浪变形。

3 变形控制措施

3.1 焊接方法

焊接线能量对控制焊接变形尤为重要。在水箱顶板搭接焊缝、底层壁板和边缘板的角焊缝中，由于焊接条件较好，便于操作，使用CO2气体保护焊(减少热输入)，在保证焊接工艺质量的同时，能够较好地控制变形。

3.2 焊接顺序

(1)从中心向两边，先短后长，先纵后环。

底板中心板焊接时，如图1所示，先焊接位于中间的纵向短焊缝，再逐渐焊接两边焊缝，如图1中先焊接焊缝①，依次焊接焊缝②、③、…。纵向短焊缝焊接完成后，再焊接横向长焊缝，如图1中焊缝⑦，并且从该焊缝中心向两边焊接，再依次焊接⑧、⑨、…。壁板焊接时，先焊接立焊缝，后焊接横焊缝，为减小应力集中，T型接头处预留200 mm，待最后进行焊接，确保焊透。顶板长焊缝从中间向两边焊接。

(2)跳焊法。

采用跳焊法是为了避免热量输入过于集中，主要有分段跳焊和隔条跳焊，长焊缝可用分段跳焊法，焊缝比较集中区域可用隔条跳焊法，两种方法也可同时交叉使用。在底板长焊缝焊接过程中，分成若干段短焊缝，每段长500 mm，每隔500 mm跳焊，如图4所示。壁板环向横焊缝和顶板搭接焊缝焊接时，焊缝每段长600 mm，每隔600 mm跳焊。

在顶板搭接焊缝焊接时，隔条跳焊，如图3所示，按照1、2、3、…、6的顺序来焊接。

图4 分段跳焊法

(3)分段退焊法。

分段退焊的原理是分散热量，避免热量输入过于连续集中，减小了前后温差，因而有利于消除应力、减少变形。采用分段退焊法，以1～2根焊条为一个循环，在焊缝分段跳焊时，也可以使用分段退焊法，如图5所示。

图5 分段退焊法

(4)对称焊接。

无论长焊缝还是短焊缝，都有必要采用对称焊接。在底板焊缝焊接中，两名焊工沿底板中心线对称焊接，在壁板环焊缝焊接过程中，焊缝四周均匀分布六名焊工同时焊接；顶板搭接焊缝焊接时，四周均匀分布三名焊工同时焊接。在局部焊接时，焊工不宜过多和集中。

3.3 焊接工艺参数

采用CO2气体保护焊或焊条电弧焊进行焊接时，焊接电流要适中，电焊条直径不宜过大，以控制焊接线能量。在保证熔合良好的情况下，坡口和间隙尽量小一些，焊缝尺寸在符合要求的条件下也要尽量小。焊接过程中控制焊接速度，尽可能做到等速焊接，确保焊缝收缩均匀。除盐水箱的焊接工艺参数如表1所示。

3.4 刚性固定法

在水箱焊接施工中，还采用了刚性固定法来控制焊接变形。在底板边缘板对接焊缝施焊前采用龙门架加固，底板长焊缝每隔400 mm用龙门架加固，在壁板的内侧横焊缝上下50 mm处增加了加强圈，立焊缝每隔400 mm处增加了加强板。

表1 焊接工艺参数

4 结论

该工程中由于采用了有效的防变形措施，合理选用焊接工艺，严格控制焊接顺序和执行焊接工艺规范，三个除盐水箱经焊后实测，底板的局部凹凸度均小于30 mm，底圈壁板内表面任意点半径的偏差均在±15 mm范围之内，箱体壁板圆度良好，拱顶的局部凹凸变形采用样板检查，间隙都小于10 mm，完全满足规范要求，焊接变形控制效果良好。

[1]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

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[4]王长生.薄板焊接变形的影响因素及控制[J].焊接技术，2005，34(4)：66-68.

[5]朱 江.焊接变形的控制和预防[J]，电焊机，2009，39(8)：90-93.

[6]舒先庆，黄新明，代国文.钢结构制造中焊接变形的控制方法[J].电焊机，2007，37(6)：127-129.

Control of welding deformation for the 3 000 m3desalting water tank of 1 000 MW unit

ZHANG Zheng-mao，XU Ji-hui
(Anhui Electrical Power Construction No.1 Company，Hefei 230088，China)

In the large capacity and high parameter thermal power station，in the course of welding the desalting water tank，the welding stress and deformation must be produced because of its larger volume，the thinner wall thickness，the more welds.If the control of the welding deformation isn't good，it can make weldments dimension changing and influencing assembly，even make products scrap，it is very important to control the welding deformation.The control of the welding deformation is the important link to ensure the quality of desalting water tank，after the use of reasonable measures，can reduce the welding deformation effectively，ensure welding quality，improve using life of the desalting water tank.This paper introduces the construction and the connecting format of the desalting water tank，analyse the causes of deformation and the types，takes measures in these aspects of reasonable welding method，welding sequence，welding condition and measures of the preventing deformation，and achieves good results.

desalting water tank；welding deformation；control；quality

TG404

B

1001-2303(2011)12-0062-03

2010-11-25

章正茂(1982—)，男，湖北鄂州人，学士，主要从事电站焊接技术管理工作。