关于电站锅炉水冷壁焊接缺陷产生及预防措施的探讨

徐家琦

宁夏特种设备检验检测院 宁夏 银川 750000

1 电站锅炉水冷壁常见问题

电站锅炉水冷壁是一个温度传输装置，通过外壁将锅炉产生的高温传递到内壁，然后由内壁当中的水循环进行热量传输，通过水实现外壁的冷却与能量的转换，因此，当水冷壁出现问题时，就会影响整个锅炉的运行安全。从水冷壁的运行原理来看，水冷壁属于热量交换设施，在热量交换过程中，若不能实现热量的有效传递，就会对炉壁产生影响[1]。水冷壁出现问题的类型较多，具体包括这几种：由于缺水导致的水位不达标而引发管壁超温问题；污水处理不当、管道堵塞造成的水循环不畅问题；管道材料不符合标准引发的管道质量问题；质量检测人员没有严格进行质量检测而引起的管壁磨损失效等问题。此外，水冷壁安装过程中若安装不标准同样会引发质量问题，特别在焊接当中，需要做好焊接的质检工作。总之，锅炉水冷壁问题较为常见，所产生的原因诸多，尤其在焊接当中必须要确保焊接质量。

2 电站锅炉水冷壁焊接缺陷成因

电站锅炉水冷壁焊接缺陷是由于多种因素所引起的，具体包括这些层面：首先，焊接线轴承横截面有限，在焊接当中难以发挥应有作用，同时静态抗拉强度不高，从而造成焊接缺陷的形成；其次，锅炉壁焊接当中有缺口，缺口处较为脆弱，焊接时易于出现裂纹；再次，缺陷会影响设备密封性[2]。在锅炉水冷壁焊接当中，主要运用的焊接材料以GTAW等材料为主。在水冷壁焊接当中，裂纹、未熔断、孔隙度是其存在的主要问题。体积缺陷也是水冷壁焊接当中容易出现的问题，一般在体积缺陷检测当中，主要以S射线检测为主，这种检测效率高。在对水冷壁焊接进行无损检测时，超声波检测水平更高，不过壁管检测中X射线可以发挥更为显著的作用。

在水冷壁焊接检测中，会对磁粉检测效果产生一定的影响，这种情况下对检测员有较高的要求，检测当中若不仔细、认真，就会发生检测误差。在焊接裂纹检测当中，超声波检测往往难以发挥应有的作用，因此，在水冷壁焊接裂纹检测中，主要以X射线检测技术为主。电站锅炉水冷壁焊接缺陷产生具体表现在这些方面[3-4]：

2.1 气孔引起的焊接缺陷

气孔会对水冷壁焊接区域的形态产生影响，气孔会影响到焊接强度，甚至会影响到焊接密封性。在焊接当中，对焊接技术、材料有着严格要求，因为这关系着水冷壁的焊接质量。焊接当中，小直径焊接接头特点显著，能够实现快速冷却，最大限度避免焊接当中所出现的气泡。不仅在焊接当中会出现气泡，而且受涂层影响焊接当中同样会产生气体。焊接当中为了有效避免空气的扩大，需要满足这些基本要求，一方面，在满足焊接要求的前提下，焊接过程会影响到焊接气体的产生，也会对焊接质量产生影响，所以，需要强化焊接管理工作，做好焊接前的准备，避免外在因素对焊接所产生的影响。另一方面，电弧闭合同样会导致气孔的产生，所以在焊接过程中需要提高对焊接技巧的把控，做好焊接前的培训工作。

2.2 未熔合引起的焊接缺陷

受坡口表面以及工艺等因素的影响，会出现区域缺陷问题，这种缺陷外在表现为未熔合。未熔合发生时截面面积会受到影响，呈现缩减状态。膜式水冷壁是电站锅炉水冷壁的主要形式，焊接所用材质以翅片为主，运用整片安装的方式，并进行现场焊接。通常情况下，组装焊接检测方式以射线照相为主，首次安装具有较高的合格率，即便如此，也会出现未熔合的情况。焊接操作当中受水冷壁单管因素的影响，因为单管之间密切，缺乏空间性，不易操作，焊接当中易出现未熔合缺陷。所以，在规避这种情况引发的焊接缺陷时，需要制定焊接策略，选择细钨电极，通过两个焊工的密切配合，规避未熔合现象的出现。

2.3 裂纹引起的缺陷

焊接当中出现的断裂主要是由工艺因素等引起的，同时，焊接裂纹还会引发其他问题，导致焊接部位出现更为严重的问题。焊接裂纹出现的成因诸多，在发生这种现象时，要对焊接材料的选择以及工艺的运用予以分析。现实当中，焊接裂纹出现多由焊接力作用而导致。其中，薄膜中裂纹位置通常与焊接缝相互垂直，这在一定程度上说明裂纹出现并非因为电弧而导致，是由双重压力引起的。对此，在焊接当中，既要做好焊接准备工作，选择合适的材料、恰当的工艺，也要做好现场焊接管理工作，避免裂纹发生。焊接当中，焊工技巧尤为关键，这对焊工具有较高要求，要在具备较高焊接技术的同时，结合现场焊接特征确定具体的焊接方案，提高焊接效率。

3 预防电站锅炉水冷壁焊接缺陷发生的有效策略

3.1 规避焊接当中出现的气孔

焊接当中产生的气孔不仅会影响焊接效果，还会对焊接质量产生影响，焊接中所存在的气孔会降低焊接接触面，导致焊接密封性的降低。水冷壁焊口焊接中一般以小口径焊头，这种焊接对应的温度低，焊接冷却速度快，能够有效控制收弧点温度。由于焊接当中的气泡会快速的上升，在熔池金融表面温度快速下降时，底部的气泡在没有完全上浮时，表层金属就会凝固，从而导致气泡留存在焊接点当中[5]。同时，焊接当中还会有一定的外部气体进入到焊接材料当中，从而出现气孔。针对焊接中气孔产生的原因，可以从这些方面入手予以规避。其一，选择高技术的焊工师傅，或者提升内部焊工人员的业务水平，通过不断训练，切实提高焊工技术，避免由于技术因素而产生的气孔；其二，针对焊接当中外部气体引发的气孔，焊接过程中要做好防护工作，避免受外部因素导致气体的进入，尤其要做好焊接材料表面的清理工作。

3.2 有效规避焊接未熔合问题

焊接未熔合是电站锅炉水冷壁焊接当中的常见问题，这种缺陷属于面积缺陷，一般情况下焊接未熔合主要体现在根部、坡口两个位置，任何一个位置发生未熔合问题，均会对水冷壁运行产生影响。在出现这种问题的时候，易于发生集中现象，会大幅缩减承载界面的面积，产生这种现象的成因主要包括这些方面[6]：首先，水冷壁两管间距有限，焊接难度较大，操作疏忽情况下极易发生未熔合现象，一般情况下在起弧、收弧阶段易于出现。其次，未熔合的出现还与水冷壁管的状态有关，当水冷壁管受外部因素发生变化时，同样会引发未熔断问题。此外，若焊接对应的材料与管控难以有效匹配，在焊接当中就更会引发未熔断现象。再次，焊接未熔断的发生还与焊接人员的工作密切相关，焊接当中若没有严格按照程序或者焊接操作不当，均会引发未熔断问题。例如，焊接对焊接表面有严格的要求，表面必须要清洁、干净，一旦表面有杂质就会出现未熔合的情况。所以作为焊接人员，必须要做好焊接前的准备工作，确保焊接表面的整洁干净，不会因为外在因素而出现未熔合的情况。焊接前要选择好焊接所需要的材质，尤其是针对水冷壁焊接时空间不足问题，可以选择好的素材，甚至配置高水平的焊接技术人员，完成高效焊接工作。

3.3 焊接裂纹的有效应对

水冷壁焊接缺陷发生的形式较为多样，其中裂纹最为严重，根据研究可知裂纹主要与焊接条件、工艺之间关系密切。当裂纹发生时，对应的应力会高度集中，这种情况下缺口就会出现，从而造成水冷壁内部出现不均衡的受力问题。在应对裂纹问题时，可以从这些层面着手。首先，提高焊工的精准度，确保焊工焊接当中的状态，具备专业的焊工知识，能够精准把握焊接中的变化，在常出现裂纹时可以有效处理。在裂纹难以处理时，要将原有焊接位置清理调，重新进行焊接，以此提高焊接水平。其次，焊接当中，若发现焊接口与水冷壁存在不对称情况，要重新选择合适的焊接设备，以确保焊接的密封性，避免后期发生质量问题。

3.4 做好水冷壁焊接缺陷的预防性工作

电站锅炉水冷壁焊接缺陷发生受诸多因素的影响，不仅要做好焊接当中的管理工作，更要做好焊接前的预防工作，营造良好的焊接环境，这样才能最大限度降低焊接当中出现的问题。首先，做好焊接前的质检工作，确保焊接材料、焊接工艺符合水冷壁的焊接需求，这样才能最大限度确保焊接工作的有序开展[7]。其次，营造优越的焊接环境。水冷壁焊接具有较高的要求，任何一个因素都可能会诱发焊接质量问题，所以，在焊接前必须要营造优越的环境，规避雨水对焊接的影响，例如，做好雨水防护等干工作。同时，也要避免外资因素的干扰，为焊接人员提供安静的环境，确保全身心地投入到焊接工作中，只有如此才能最大限度降低焊接失误，确保焊接质量；再次，提高无损检测效率。无损检测关系着最终的焊接成效，所以在焊接当中需要确保无损检测质量。无损检测的方法诸多，具体需要结合对应的检测方式进行检测。在应对这些问题时，强化焊接管理，提升焊接技术，才能最终确保水冷壁焊接的效果。焊接之后还要做好检测工作，确保焊接地方的密封性，以及确保焊接的整体水平。

3.5 加强锅炉运行的日常管理监测工作

焊接工作的结束并不意味着最终水冷壁管理工作的结束，焊接的目的是为了确保电站锅炉水冷壁的有效运行，因此，焊接完成后要做好日常管理工作。首先，在发电机检修期间，要做好水冷壁的质量检测工作，对设备存在的故障以及隐患做出分析，并制定应对措施；其次，在锅炉运行期间，要确保各项指标的正常性，尤其是要做好锅炉水冷壁温度的控制，同时要做好吹灰工作。再次，做好锅炉比水质的检测工作，因为水冷壁堵塞等多数情况下是由于水质腐蚀而引发的，所以要做好水质检测，并对水冷壁内壁的腐蚀物进行定期的清理，这样才能最大限度确保水冷壁的使用寿命，也可以有效避免焊接中杂质所产生的干扰。最后，做好锅炉水冷壁外围金属管受热的监督管理，并做好技术管理工作，特别是在焊接当中，要确保焊接质量，最大限度确保焊接的精准性，为锅炉的稳定运行提供坚实保障。

4 结束语

电站锅炉水冷却焊接缺陷产生受诸多因素的影响，但是问题的产生均能够找出对应的成因，所以可以根据成因制定对应的预防性措施，最大限度规避水冷壁焊接当中出现的缺陷。水冷壁焊接工作属于精密性工作，无论是焊接前的准备工作，还是焊接中的技术应用，或者焊接后的检测工作，任何一个环节出现问题均会影响到最终的焊接质量，所以必须要从整体入手，树立全局意识，将每个环节的工作进行细分，制定对应的预防举措，这样才能最大限度规避水冷壁焊接的各种缺陷发生，最大限度保障焊接的成效。针对电站锅炉水冷壁焊接缺陷及成因，本文主要从规避焊接当中出现的气孔、有效规避焊接未熔合问题、焊接裂纹的有效应对、做好水冷壁焊接缺陷的预防性工作等方面提出了应对策略，希望能够为水冷壁焊接缺陷的有效预防提供依据。当然，电站锅炉水冷壁焊接缺陷受诸多因素的影响，作为锅炉的管理维护主体，必须要精准找出锅炉比水冷壁焊接缺陷的成因，制定对应措施，这样才能达到事半功倍的效果，最大限度确保锅炉的运行效率和安全性。