电厂锅炉管道焊接中存在的问题及建议

中国电建集团贵州工程有限公司 耿 聪

随着国民经济发展速度的加快，各行各业对于电力资源的需求也提出了更高的要求。站在电厂的生产经营角度分析，要想生产出高效、优质的电力资源，满足社会经济发展过程中的电力需求，就必须要对锅炉管道的安全质量予以严格的控制。

电厂锅炉管道的焊接质量，对于锅炉投入使用后的运行稳定性与安全性有着直接的影响。只有按照行业标准和相关流程进行锅炉管道的焊接，并加强锅炉管道焊接质量的控制，才能为锅炉系统的安全运行提供保证，实现锅炉使用寿命的延长。如锅炉管道的焊接出现问题，锅炉系统的稳定运行状态无法维持，那么整个电厂的生产经营都会受到严重的影响。所以须对电厂锅炉管道的焊接质量予以高度重视。在完成锅炉管道的焊接后，在正式开始投入使用前须做好相应的检查工作[1]。同时在后期的锅炉管道运行过程中，也要进行不定期的检查，以便及时发现问题及时处理，提升锅炉系统运行的安全性与稳定性。

1 电厂锅炉管道焊接中存在的问题

1.1 咬边焊接缺陷

咬边焊接缺陷是电厂锅炉管道焊接过程中最容易出现的质量问题。一旦出现不仅会对焊接接头的美观性产生影响，还会引起尖角应力集中问题，并对焊接强度产生影响，使锅炉结构的完整性遭到破坏。分析咬边焊接缺陷出现的原因，主要与母材消耗有关。因为母材的不合理消耗，会在焊接区域产生凹缝或沟槽问题，进而引起咬边问题。

1.2 焊接气孔缺陷

在电厂锅炉管道焊接作业中，接气孔缺陷主要出现于焊缝中（图1）。接气孔缺陷的出现不仅会明显降低焊缝强度，还会影响接气孔的力学强度，增大锅炉运行故障的出现几率。分析锅炉管道焊接中出现气孔缺陷的原因，主要与焊接过程中产生的气体从金属液冷却硬化环节持续析出有关。

首先，针对焊接坡口位置，如没有做好相应的清扫工作，使焊接坡口充满杂质或污染物，气体的产生量就会增加。如焊接坡口位置存在水分，焊接作业中的高温会导致水分发生气化反应。而这就是焊接气孔缺陷的出现原因；其次，如没有正确选择焊接方法也会导致气孔缺陷问题的出现；最后，如焊条位置不合理也会对焊缝气体的产生量产生影响，进而增大气孔缺陷的出现几率，甚至对锅炉的焊接操作质量产生不利影响。

1.3 焊接裂纹问题

在电厂锅炉管道的焊接过程中裂纹主要有四种：热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂。以裂纹缺陷的形态为标准，可将焊接裂纹分为两种：一种是宏观裂纹，即用肉眼或低倍显微镜可观察到的焊接裂纹；另一种是微观裂纹，即不容易被发现、但却会产生极大危害的焊接裂纹。

管道焊接裂纹出现的原因主要与三方面有关：首先，管道焊缝中存在硫化物、磷化物或碳化物等低熔点杂质。这些杂质的存在降低了焊缝处的结合力。一旦受到较大的外力，结合力弱的地方就会出现裂纹；其次，在焊接过程中，如果焊接技术人员的焊接技术有限或者使用了不恰当的焊接工艺，那么就可能产生明显的内应力，使焊缝处出现明显的裂纹；最后，除了焊缝处之外，热影响区也可能出现焊接裂纹。因为在焊接过程中母材热影响区被加热，晶界处的低熔点杂质就会被融化，进而使母材的晶间结合力降低。这样一来，母材的热影响区就会出现裂纹。

1.4 未焊透问题

在电厂锅炉管道的焊接过程中还经常出现未焊透问题。分析未焊透问题的原因，主要与三方面有关：首先，受到两侧管道的影响，焊接操作容易出现错口现象。错口现象一旦出现，未焊透问题的出现几率就会提高；其次，焊接作业的空间比较狭隘，焊接施工无法正常进行，就容易引起未焊透现象；最后，组对间隙不一致现象的出现，也会引起未焊透现象的出现。

2 电厂锅炉管道焊接问题的解决建议

2.1 做好充分的准备工作

科学选择焊接材料。焊接技术人员在对锅炉管道实施焊接作业的时候，需要先找出锅炉原厂的焊材分析数据，并结合《火力发电厂焊接技术规程》的相关要求进行焊条或焊丝的选择。另外，相关单位在对焊接材料进行准备的时候，不仅要严格遵循相关程序进行焊接材料的采购、标识、入库以及烘干，还要在焊接施工现场进行材料焊接二级保护库的设置，借此做好焊接材料的管理与保护工作，优化焊接材料的性能质量[2]。在正式开始焊接作业之前，还需要利用相应的实验对焊条的性能质量进行检测，确保其符合锅炉管道的焊接要求。

做好焊条药皮的耐潮性实验。一般情况下，焊条药皮的耐潮性越好，焊条的保存工作就越容易开展。如果焊条药皮的耐潮性不好，焊条就容易因为保管不当而出现变质问题。如果焊接技术人员在实施焊接作业的时候有杂质混在焊接处，就会导致未焊透现象的出现。对此，建议焊接技术人员提前将焊条浸泡到15~25℃的水中。如果浸泡了4个小时，焊条药皮没有出现任何肿胀、脱落等问题，就可以证明这一焊条性能质量较好，符合电厂锅炉的焊接规格要求。

烘干焊接材料。在电厂锅炉管道焊接作业中，如果焊接材料比较潮湿，那么将会引起未焊透现象或者气孔缺陷。鉴于此，必须要提前对焊接材料进行烘干处理：首先，在施工现场准备专门的焊条烘干设备，并安排专门的工作人员配合焊接技术人员进行焊条的烘干操作；其次，如果要将焊接材料储存到仓库，那么需要将烘干额被防治到仓库内，做好焊条的防潮湿工作。与此同时，还要将温度计和湿度计放置到仓库内，对仓库内环境的温度和湿度进行监测；最后，在仓库中，焊接材料应当与地面、墙面保持300mm以上的距离。

控制焊接预热温度。在对电厂锅炉管道进行焊接操作的过程中，焊接技术人员需要对相应的焊接技术要求有一个准确的把握，并对焊接预热温度进行严格的控制。只有在合适的温度范围内做好焊接预热，才能够为锅炉管道焊接质量的控制打好基础。首先，如果钢材的含碳量不足0.35%，那么管材的壁厚应当在26mm以上，温度要在100~200℃之间。同时，同类型钢种的板材预热温度应当控制在100~150℃之间；其次，在焊接预热的过程中，如果焊接技术人员要使用SMAW（钨极）材料对锅炉进行打底焊接，那么预热温度应当降低50℃。如果焊接材料管的外径在219mm以上，或者焊接管的壁厚在20mm以上，那么焊接技术人员需要采用电加热的方式进行焊接预热[3]。

2.2 制定合理的焊接工艺评定方法

在选择了合适的焊接材料、并对焊接材料的性能质量进行验证之后，就正式开始焊接作业了。在这一过程中，不仅要对焊接工艺的实施提出严格的要求，还要加强焊接技术人员焊接操作行为的约束与管理。锅炉管道的焊接工艺必须要先经过相应的工艺评定。只有评定结果中的参数结果符合相关要求，才能够将这一焊接工艺正式应用到锅炉管道的焊接作业当中。对此，焊接技术人员需要对锅炉管道的具体要求以及所选焊接施工技术的要求进行分析，然后结合工程师提供的设计文件中的要求进行焊接施工。另外，为了保证锅炉管道的焊接施工质量，在实际的焊接过程中，焊接技术人员还需要参照焊接工艺参数进行焊接作业，不能随意更改焊接参数。

2.3 对焊接质量进行严格的检测

在完成锅炉管道的焊接作业之后，必须要对锅炉管道的焊接质量进行检测。检测是控制锅炉管道焊接质量的有效措施。

首先，在正式开始焊接作业之前，需要对焊接技术人员使用的焊接材料、焊接设备、各类仪器仪表以及炉管道的焊接坡口进行严格的检查。同时，对焊接技术人员焊接施工资质以及相应的焊接工艺文件进行严格的审核，确保焊接技术人员具备相应的焊接作业资质，确保选择的焊接工艺符合锅炉管道的焊接需求，锅炉管道的焊接作业具有较高的可行性与科学合理性；其次，在实际的焊接工作中，需要严格关注电厂的实际情况变化，并根据电厂锅炉管道的运行特点对焊接作业进行调整[4]；最后，在焊接作业结束之后，需要对焊工钢印标记进行检查，对焊缝外观、焊缝尺寸进行检查。先确保外观检查合格，然后再使用专业的仪器设备对焊缝进行无损检测。

2.4 加强焊接裂纹问题的预防

在电厂锅炉管道焊接过程中，要想加强焊接裂纹问题的预防，需要从三方面入手：首先，在冶金方面，要对母材中的硫、磷以及碳等低熔点杂质的含量进行严格的控制，并对晶粒进行细化，对焊缝的结晶组织进行改善；其次，在力学方面，应当对焊接工艺进行优化。例如，可以根据实际情况加快焊接速度、或者将某些部位的高温焊接时间进行缩短。这样就可以最大限度的减少焊缝处或者热影响区出现热裂纹问题的几率；最后，不使用强力组焊工艺，借助焊前预热或者焊后缓冷等措施降低焊接应力的出现。在焊接作业停止后，可以利用手锤对热影响区进行敲击，以此来加快焊接应力的释放。这样也可以将焊接冷裂纹的出现几率降到最低。

2.5 加强未焊透问题的预防

在电厂锅炉管道焊接过程中，要想加强未焊透问题的预防，需要从以下三方面入手。

首先，针对每片半成品膜式壁组的对正安装，需要对焊口是否平整对其进行认真而严格的校验。如果焊口出现轻微的变形，那么既可以利用火焰进行适当的修复，也可以借助机械手段进行矫形处理，然后再继续组对安装。如果遇到焊有销钉的鳍片管并且存在着变形严重问题，难以采用整体矫形措施，那么可以先对制造厂焊接的鳍片间的缝进行割开。鳍片管的变形程度不同，所有应力大小不同，最终割缝的长度也应当有所不同。一般情况下割缝长度需要控制在1500mm以内。在完成割缝操作之后，再对单管进行逐一的矫形。当整片水冷壁组焊接作业结束后，在对前期割开的鳍片焊缝进行修复焊接。在修复焊接过程中，可以优先使用分段退焊法。

其次，对多个焊口组对间的最小间隙进行严格的控制，使其达到焊接质量标准；对多个焊口组对间的最大间隙进行严格的控制，使其始终不超过5mm。在焊接施工过程中，需要先对间隙最小的焊缝进行焊接修复，再对间隙较大的焊缝进行焊接修复。在焊接修复过程中，需要确保焊接技术人员拥有较高的焊接技术水平，可以对焊口进行高水平的焊接修复。这样一来，不仅可以减少未焊透问题的出现几率，还可以对焊接应力进行有效的控制，对变形程度进行有效的控制。

最后，对传统的仰面施焊方法进行创新，针对焊丝的添加，可以交由上面焊工负责，为下面焊工不受干扰的完成焊枪操作提供保证。这样一来电弧就可以一直对准焊缝根部，并进行科学合理的焊接，防止出现未焊透问题。

3 结语

电厂锅炉管道的焊接作业，在保障电厂锅炉系统稳定运行、提高电厂供电质量方面发挥着十分重要的作用。但是电厂锅炉的造价比较高，其相应的内部结构也相对复杂，在对锅炉管道进行焊接作业的过程中，经常出现咬边焊接缺陷和焊接气孔缺陷。为了解决这些问题，需要在正式开始焊接作业之前做好充分的准备工作，在正式焊接过程中，加强焊接作业行为以及焊接工艺的管理与控制，在完成焊接作业之后做好相应的焊接质量检测，以便及时发现问题及时解决。