1、xx国华xx电厂#7锅炉再热器连接管P91/WC9异种钢接头裂纹修复方案 批准： 审核： 会签： 编制： xx年九月二十四日1 工程概况及特点1.1 工程概况xx国华xx电厂#7机组锅炉热段再热器管道右侧水压阀门前异种钢焊接接头2009年9月21日发现蒸汽泄漏，经过初步现场勘查，泄漏焊口标高为75.101m，具体位置为再热器热段出口连接管与水压堵阀对接焊缝阀门熔合线侧，焊口编号为9（焊口编号见图1），水平焊口，焊缝裂纹长度为管3/4周长，裂纹最大张开宽度45mm；同时在#10焊口也发现贯穿性裂纹；再热器热段出口连接管设计工况参数为温度565、压力5.17MPa。泄漏处再热器热段出口连接管（大小2、头）及阀门（DN700）直段管规格为80072.5，热其中热段出口连接管材质为SA335 P91；水压堵阀材质为WC9。经电厂组织对裂纹产生原因初步分析认为异种钢焊接接头成分、组织、应力复杂，结构突变应力集中大，坡口未填满对强度的影响及焊接热处理工艺不合理等因素造成，决定采用焊接修复的方式对#9、#10裂纹焊口进行消缺，并同时对其余相同结构、材质存在相似安全隐患的#7机组锅炉热段再热器管道右侧水压阀门后异种钢接头一只（焊口编号11）、热段再热器管道左侧水压阀门后异种钢接头各一只（焊口编号12），共计四只焊口进行焊接修复；并对热段再热器管道一个相同材质的三通进行扩大性预防检查。热段出口主管热段水3、压堵阀 图1 再热器热段出口连接管焊口示意图1.2 工程特点异种钢接头修复接头管道一侧材质为ASEM SA335P91，该钢种属于马氏体耐热钢，合金含量高、具有的一定的焊接冷裂纹倾向。另一侧为WC9（相当2.25Cr-1Mo钢），这类大厚壁为异型结构多次受热材料劣化，异种钢具有较高的裂纹倾向，因此必须采取科学合理的焊接及热处理工艺，选择合理的焊接材料，降低接头应力，提高接头塑性和韧性，防止接头再次开裂。为保证这种材料的焊接使用性能，焊接时需薄焊层、窄焊道，焊接及热处理工艺复杂、工序多、质量要求高、连续作业时间长，需要全程监控，以保证焊接质量。2 编制主要依据2.1 焊接工艺评定规程DL/T864、8-20042.2 焊工技术考核规程DL/T679-19992.3 火力发电厂焊接技术规程DL/T869-20042.4 火力发电厂焊接热处理技术规程DL/T819-20022.5 火力发电厂施工质量检验及评定标准焊接篇2.6 T91/P91钢焊接工艺导则电源质2002100号2.7 火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T752-20012.8 电力建设安全施工管理规定2.9 管道焊接接头超声波检验技术规程DL/T820-20022.10 钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程DL/T821-20022.11 承压设备无损检测JB4730-20052.12 上海锅炉厂相关图纸790950-D15、-023 焊接作业前准备工作3.1 焊材准备焊条、焊丝供货应及时，到达现场时要严格检查材质证明书及出厂日期，合格后方可进入库存；焊条、焊丝应存放在干燥、通风良好、温度大于5且相对空气湿度小于60%的库房内；所有焊接材料必须有生产厂家提供的质量合格证、焊接材料质量证明书（盖有销售商红章）；焊条在使用前应按照说明书的要求进行烘焙，重复烘焙不得超过两次。使用时应装入保温温度为80120的专用保温筒内，随用随取；焊丝在使用前应将水分、铁锈、油污清理干净，并露出金属光泽；焊条、焊丝的领用严格按照焊接工程处焊材领用制度进行；3.2 施工现场准备（1）电焊机采用集装箱集中布置；（2）由于本工程焊接及热处理工6、艺复杂且连续作业时间长，必须保证提供充足可靠的的动力电源和照明；（3）施焊现场周围5米范围内，不得存放易燃易爆物品，确实无法清除时，必须采取可靠的隔离或防护措施；（4）施焊现场应有专门的防风设施；（5）在焊接现场要为焊工提供可供操作的焊接空间；高空作业时，搭设牢固可靠的脚手架，并有防护栏。 3.3 焊接设备及辅助机械准备采用ZX7-400STG型逆变弧焊机8台，焊机焊接性能良好，并能连续可调，其容量能满足焊接规范参数要求；DLWK-360型热处理机1台；YGCH-X-200远红外高低温程控焊条烘箱1台；电动砂轮机100、125、180型的各3台；焊机及辅助工具均应有制造厂的出厂质量合格证；焊机7、及辅助器械，仪表及装置须经过校准后方可使用；焊接其它材料准备材料项目氩气瓶 氩气流量计 氩气皮带 氩弧焊把 焊接防护面罩 焊接防护手套黑玻璃 白玻璃 直径为2.5mm的铈钨棒 钢丝刷 锉刀 电焊钳焊机二次线 快速插头 保温筒 加热器保温棉 测温热电偶热处理二次线 冲氩装置焊口焊接时氩气瓶应有可靠的固定。氩气瓶、焊接电流调节器必须尽量靠近施焊位置，以利于焊接充氩和焊接操作；钨棒、氩气质量应符合国家标准且提供合格材质证明书。所用氩气的纯度应大于99.95%。钨棒使用前剪成短段，并在其端头处磨成适于焊接的尖锥体；氩气减压流量计指示准确、安全可靠、调节灵活，经过校验合格。输送氩气的胶管无裂缝、漏气现象8、。氩气皮带不得与输送其他其他气体的胶管混用；焊机二次线及热处理二次线绝缘层耐磨、无漏电现象。3.4 施工人员的准备焊接技术人员需能够审清本项目施工图纸，掌握施工工艺，熟悉施工质量和安保要求；班组长需熟悉本项目施工的工艺流程，能有效组织好施工人员按照施工方案的要求施工，熟悉施工质量和安全、环保要求；安全员需有现场工作经验，熟悉安全管理规定，有安全员上岗证书或接受相关培训；质检员需掌握本项目质量验收规范，懂得施工工艺，严把质量关；焊工必须按焊工技术考核规程DL/T679-1999考试取得类焊工合格证，并通过相应项目的考试；有丰富的焊接经验和较高的实际操作技能；热处理操作人员持有效热处理资格证书；焊9、工、热处理工必须严格按照作业指导书、安全和技术交底进行施工。凡遇到与作业指导书不相符处，焊工有权拒绝施焊，遇到重大问题应及时上报技术人员，不得擅自处理。4 施工作业程序每道作业程序都要严格控制，上一道工序不合格，不允许下一道工序的进行，各种准备工作必须能保证施工的连续性。施工作业程序图见图2。图2 施工作业程序图5施工作业方案5.1 管道固定使用手拉葫芦及型钢门架将修复焊口悬吊及支撑固定，保持焊口处于固定状态；使用钢筋焊接点固修复焊口周围支吊加，保持悬吊支撑系统的原始状态。5.2 坡口制备焊口坡口采用去除原有焊缝，先采用与母材对应匹配焊材堆焊上部坡口，后热、堆焊层探伤探伤、堆焊层热处理、堆焊层10、探伤、低匹配焊接至接口全厚度72.5,整口热处理，整口探伤顺序施工，施工顺序可参照上锅附件1。开裂焊口坡口形状和尺寸按设计图纸和供货方提供的资料打磨加工，见图3。图3 坡口形状及尺寸图焊口现场坡口加工采用碳弧气刨方法，刨除原有焊缝金属，加工须去除碳弧气刨时造成的渗碳层3，坡口修整时，可使用角向砂轮机等轻便工具。管道（管子）端面应与管道中心线垂直。其偏斜度f（见图4）应2mm。 f 图4 管端面应与管道中心线偏斜度坡口打磨加工完后，如需隔一段时间焊接，为防止坡口氧化，应将管口封堵保护。焊前坡口检查项目：上部堆焊后坡口：热处理后100%MT及硬度测试下部焊缝割除后原始坡口：100%MT及硬度测试坡11、口内及边缘10mm15mm内母材不能有裂纹、坡口破损及毛刺等缺陷（可用10倍放大镜检查）。坡口形状、尺寸符合图3要求，管内去除及清理打磨遗留的铁削，保持管内清洁。5.3焊口组对装配前应将坡口表面及附近母材(内、外壁)的油、漆、垢、锈等清理干净,直至发出金属光泽，清理范围为：坡口每侧各为10mm15mm。焊口对口时应做到内壁（根部）齐平, 如有错口，其错口值应不大于1mm。管道对口时一般应平直，焊接角变形在距离接口中心200mm处测量，其折口偏差值应3mm。管道组对的对口间隙为2.54。对口时不允许强行对口。管道加固装置应在焊口热处理完毕后才能去掉。5.4 组对点固焊点固焊用的焊接材料、焊接工艺12、和选定的焊工技术条件与正式施焊时的相同及R407焊条。点固焊和施焊过程中，不得在管子表面引燃电弧，试验电流。且焊缝的起头和收尾应圆滑，以防在焊缝接头时产生未焊透缺陷。点固焊时，可采用“定位块”法点固在坡口内，点固焊不少于3点，见图5。图5 坡口固定示意图焊接过程中，施焊至“定位块”处时，应将“定位块”除掉，并将焊点用砂轮机磨掉，不得留有焊疤等痕迹。并以10倍放大镜检查，确认无裂纹等缺陷后，方可继续施焊。点固焊完毕后再次检查有无错口、对口间隙是否合适、点固焊缝有无缺陷，如有问题，必须用机械方法将焊点磨掉,重新点焊。5.5 焊前预热焊接预热温度及施焊过程中层间温度见图6。T（）230180 SMA13、WT1G0t（h）图6 焊前预热温度曲线示意图坡口堆焊：两侧坡口堆焊前预热按照手工电弧焊预热至坡口底部达到230（采用激光测温仪测温），升、降温温度85/h。对接焊口预热参数：预热温度：GTAW180、SMAW230（预热至坡口底部规定温度）。升、降温温度85/h。层间温度：GTAW180250；SMAW230300。预热采用6片10KW加热片或同功率加热绳，母材两侧各3片（加热片布置图见图7），温度分区控制。热电偶应牢固绑扎在距坡口边缘不大于15mm处，母材两侧12点及6点各一只，预热宽度从对口中心开始，P91侧不小于200mm，阀门侧为过渡段长度。保温宽度每侧不小于300mm。保温厚度不小14、于40。对接焊前内部填充保温面，以保证管道坡口内外壁温差在30内。 图7 焊前预热加热器布置图5.6 焊口正式施焊要求焊接方法坡口堆焊：焊条电弧焊对接焊：手工氩弧焊打底，焊条电弧焊填充、盖面。焊接材料上部坡口堆焊层：P91侧坡口：E9015-B9 3.2、 WC9坡口：R407 3.2堆焊方向：沿管道周长环向堆焊焊口对接焊焊丝2.5规格TIGR40打底 焊条2.5、3.2、4.0规格R407填充、盖面焊层道布置：多层多道焊上部坡口堆焊层：3.2焊条填充14层，单层厚度不大于3mm，焊至管道外壁厚度。5.6.4焊口对接焊：2.5焊丝打底2层，单层厚度为不大于2.5 mm；2.5焊条填充2层，单层15、厚度不大于2.5 mm；3.2焊条填充8层，单层厚度不大于3mm，焊至35厚度；4.0焊条填充10层，单层厚度不大于3.5mm，焊至70厚度；3.2焊条填充2层完成整个焊缝焊接。焊接时，管子或管道内不得有穿堂风，如有穿堂风应采取相应的防风措施加以改善；打底焊接时，不允许采用将缺陷部位重新熔化的方法消除缺陷；根层焊缝外观检查合格后，及时进行次层焊缝的焊接。单层焊缝金属厚度以不超过焊接材料直径为宜。单焊道宽度不得超过本层使用焊条直径的4倍； 电焊填充及盖面时应逐层进行检查，经自检合格后，方可焊接次层，直至完成；焊条收弧时填满弧坑后移向坡口边沿收弧，防止产生弧坑裂纹。层间焊缝的清理、缺陷的处理均采用16、机械打磨的方式，用角磨机或钢丝刷彻底清理焊渣及飞溅，特别是焊缝接头处和坡口边缘处；为减少焊接变形和接头缺陷，采取二人对称焊。对称焊的两个焊工必须配合好，两人不得在同一处收头，以免局部温度过高，影响焊接质量；焊接大径厚壁管时，应将每层焊道接头错开10 mm15mm，同时注意尽量使焊道平滑过渡，便于清渣和避免出现“死角”；填充盖面时焊缝与母材应圆滑过渡、收弧处弧坑饱满，接头熔合良好；焊缝整体焊接完毕，应用砂轮机或钢丝刷将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净；施焊及热处理过程中，打底焊接和填充盖面在层间温度允许的情况下应连续进行。若被迫中断时，应采取防止裂纹产生的措施（如：加热至350，恒温1个小时）。再焊时17、，应仔细进行10倍放大镜外观检查并确认无裂纹后，方可按照工艺要求继续施焊。5.7 焊接工艺参数依据相应的焊接工艺评定，焊接工艺参数见表1表3。表1 堆焊P91侧坡口焊接工艺参数焊接方法焊条（丝）电流范围电压（V）焊接速度范围mm/min氩气流量L/min型（牌）号直径/（mm）（mm）极性电流（A）（A）SMAWE9015-B93.2直流反接1101302226190200表2 堆焊WC9侧坡口焊接工艺参数焊接方法焊条（丝）电流范围电压（V）焊接速度范围mm/min氩气流量L/min型（牌）号直径/（mm）（mm）极性电流（A）（A）SMAWR4073.2直流反接12014022261902018、0表3 对接焊口焊接工艺参数焊接方法焊条（丝）电流范围电压（V）焊接速度范围mm/min氩气流量L/min型（牌）号直径/（mm）（mm）极性电流（A）（A）GTAWTIG-R402.5直流正接90110101270801015SMAWR4072.5直流反接901102024150160SMAWR4073.2直流反接1201402226190200SMAWR4074.0直流反接13015022262202305.8 焊后热处理1)上部堆焊层：P91侧堆焊层：热处理规范：升、降温不超过85/h；高温回火温度760，保温5h；2)WC9侧堆焊层：热处理规范：升、降温不超过85/h；高温回火温度7519、0，保温5h；3)对接焊口：对接P91/WC9异种钢焊接接头整体焊接完毕，冷却至100恒温2.0h、后进行升温热处理；热处理规范：升、降温不超过85/h；高温回火温度750，保温5h；热处理曲线示意图见图8。T（）75085/h85/h1005h2h0t（h）图8 最终焊口热处理工艺曲线示意图热处理加热宽度：从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍。加热方法：应力求管道内外壁和焊缝两侧温度均匀,恒温时在加热范围内任意两侧点间的温度差应低于30。热处理时的保温宽度从焊缝中心算起每侧应比加热器的安装宽度增加不少于100mm。保温厚度不小于40。热处理时，加热片上下分区控制（见图9），用热电偶进行测20、温，热电偶绑扎于焊缝的中央，在焊口的上、下12及6点各布置一个测温点。被热处理管子内部不得有穿堂风、积水和蒸汽。为预防意外停电，应准备备用电源。图9 最终热处理加热器布置图6 焊后检验焊口质量的检查和检验，实行三级检查验收制度，采用自检、专检及电厂验收相结合的方法进行验评。焊口在焊后外观质量合格的基础上进行热处理及无损检验。6.1 自检焊工自检贯穿焊接过程始终,包括焊前预检,焊接过程检查(点固焊、打底焊、层间清理、填充盖面),焊后外观表面质量检查；焊口焊完后应进行清理,焊工自检时发现缺陷应立即处理，认真填写自检记录，当天填写后的自检记录应交给班组长汇总后转交质检员。6.2 外观检查堆焊及对接焊21、焊接接头的外观质量除焊缝均匀程度、尺寸符合火力发电厂施工质量检验及评定标准焊接篇A类一级焊缝要求外，表面焊缝与母材圆滑过渡，以减小焊接接头应力水平；6.3 硬度检验 两侧堆焊层：100%硬度检验，堆焊层热处理后检验周向焊缝及两侧母材各4点。 对接焊口：100%硬度检验，两侧母材硬度、焊缝硬度与焊前母材相比，在其90130范围内为合格。6.4 无损检验两侧堆焊层：堆焊层热处理后100%MT 对接焊口：最终热处理后进行100%MT ，质量级别达到JB4730-2005标准I级为合格。最终热处理后进行100%UT，质量级别达到DL/T8202002标准I级为合格。最终热处理后进行100RT检验，质量22、级别达到DL/T8202002标准II级为合格。6.5 专检 班组质检员对完成的焊口进行100外观质量复检，硬度、无损检验资料核结果的复核。7 焊口的返修焊后经表面质量检验及无损探伤，如有不合格焊口，应查明其原因，根据缺陷的具体情况进行处理；表面缺陷应采取机械方法消除；需要补焊的缺陷应按照正常焊接工艺规定进行缺陷的消除，应将缺陷彻底打磨出来,并打磨出便于施焊的凹槽；同一焊口的返修次数不得超过2次，否则应割掉重新对口焊接；返修的焊接接头，必须重新进行焊后热处理和无损检验；焊接热处理温度或热处理时间不够而导致硬度超标的焊口，应重新进行热处理；焊接热处理温度超标而导致焊接接头部位材料过热的焊口，除非23、可以实施正火热处理工艺，否则应割掉该焊口及过热区域的材料，重新焊接。8 质量保证措施焊接行政领导为第一质量员，对工程质量负直接责任。专职工程师在技术上负工程质量责任。施工单位专职质检员对焊接全过程（焊前、焊中、焊后）负质量监督、检查和落实的责任。实行质量标准化管理，施工过程都按标准、规范执行，凡是焊口就有技术措施，就有人监督、检查、过问；就有相应的资料记录；施工的全过程都依照程序进行，做好各道工序的承接工作。施工前技术人员对施工作业人员应进行全面细致地技术交底，让施工人员对工程特点、施工方法、注意事项都明确无误，交底完毕,施工人员和技术人员双方在技术交底卡上签字认可。严格焊工上岗制度，用人的质24、量保证工作的质量，用工作的质量保证焊口质量，用焊口质量保证焊接工程质量。做好金属试验委托制度，当天处理完的焊口当天委托，使焊接过程和金属检验同步进行。对有质量问题的焊口，找出原因及时处理。9 施工人员的职责施工单位项目负责人职责：合理组织人员材料设备机具等资源,搞好现场的均衡施工和文明施工；专工的职责：全面负责本工程的技术工作和质量管理；技术员的职责：掌握工程概况，编写技术措施。并向施焊人员进行交底，深入实际进行技术指导和监督。负责对施工项目的施工工序进行检查，发现质量或工艺问题有权督促施工人员进行返工。参加质量验收及评定工作，负责记录、检查、整理和移交焊接资料；质检员职责：严格按照国家颁发的25、规程、规范、验标，对焊缝质量进行检查、验收，把好质量关。负责质量验收项目的编制，深入实际进行监督技术措施的实施，做好质量验收及评定工作；安全员的职责：全面负责现场的安全，深入现场检查不安全因素，组织施工人员进行安全活动。监督施工人员正确使用劳保用品，对违章操作者及时制止并给予纠正；班组长职责：负责对施工项目焊接工艺的实施情况进行监督，带领班组人员接受技术、安全交底签字，对未签字的人员不得安排该项目的施工；施焊人员的职责：根据焊接作业指导书和技术交底，认真进行施焊，不得违章作业。施焊完毕，必须进行自检，然后认真填写自检记录。10 安全文明施工101环境因素评价序号作业活动环境因素环境影响时态/状26、态控制方式1打磨钨极，打磨坡口发出噪声影响人体健康。现在/正常1.选用合适的砂轮机，并定期对砂轮机维修、保养。2.切割时用力不要过大。废料头、氧化铁污染土地、污染水体。现在/正常1.废料头收入可回收垃圾箱。2.氧化铁、锈皮清扫后收入不可回收垃圾箱，然后倒在业主统一指定的垃圾场。2氩弧焊作业电弧焊作业烟气排放污染大气、影响人体健康。现在/正常1.作业场所应通风良好。2.焊工使用的防护用品必须合格。3.尽量选用S、P成分含量低的焊接材料。光辐射、热辐射污染大气、影响人体健康。现在/正常作业场所应通风良好，焊工使用的防护用品必须合格。施工原料消耗污染土地、污染水体。现在/正常严格执行相关管理制度。噪27、声排放影响人体健康。现在/正常焊机房进行屏蔽，对焊机进行维修保养。生产用电消耗资源浪费。现在/正常1.自觉提高节能降耗的意识和行为。2.下班后拉掉焊机电源，节约电能。废弃物排放污染土地、污染水体。现在/正常按规定对废弃物进行及时回收。火灾、爆炸发生污染大气。将来/紧急作业场所附近及下方不得放置易燃易爆物品。3焊接施工管理有毒有害废弃物排放污染土地、污染水体。现在/正常按规定对废弃物进行及时回收，交相关单位处理。用电消耗资源浪费。现在/正常严格执行相关管理制度。办公材料消耗资源浪费。现在/正常严格执行相关管理制度。102危害辨识与风险评价序号作业活动危险因素可能导致的事故危险等级危险控制措施监护28、人1氩弧焊作业电弧焊作业电焊机外壳未接地或接地不良。触电1由电工进行接地，并经常检查维修。班长安全员电焊机通风不良。机械损坏1焊机房内加设通风设施。班长安全员焊机电源未设空气开关。触电、弧光烧伤2焊机均设空气开关，并随时检查。班长安全员电焊机未定期维修。机械损坏1责任到人，由专人定期进行维修。班长安全员弧光辐射。皮肤灼伤、电光性眼炎1正确使用劳保用品，所用劳保必须合格。班长安全员一、二次线接头裸露。触电2加强绝缘，用黑胶布进行包扎焊接二次线全部使用铜芯软线。班长安全员不按规定使用劳保用品。触电、烫伤、灼伤1正确使用焊接劳保用品班长安全员小型机械操作不当。机械创伤1正确使用小型机械，作业时戴防护29、眼镜班长安全员电焊火花飞溅。烫伤、火灾11.施工前仔细检查作业环境，如有危险隐患排除之后方可进行焊接作业。2.正确配戴防护用品。班长安全员作业场所附近存在易燃易爆品。火灾、爆炸1将易燃易爆物品转移，无法转移的进行安全隔离。班长安全员高处作业违章。高坠3严格执行预防措施。班长安全员代负荷拉闸。弧光烧伤1先关闭机械（设备）电源开关，然后拉闸断电。班长安全员交叉作业。物体打击、烧伤3严格执行预防措施。班长安全员1氩弧焊作业电弧焊作业工器具固定不牢。落物伤人2所有焊工全部配备工具袋。班长安全员作业点下方无人监护。火灾1焊接作业点下方铺设隔离设施，必要时设监护人。班长安全员焊机极性倒换时未切断电源。触电30、设备损坏2先切断电源，再进行极性倒换。班长安全员10.3 安全文明施工措施(1) 焊机外壳的接地应良好，焊机布置在通风干燥处。(2)焊接二次线要整齐布置，不得私拉乱接，接头处应包扎好，绝缘性能、隔热性能良好。(3)施焊之前检查工作场所，脚手架应搭设牢固,并加有围栏。(4)剩余焊丝头，不得乱扔，应认真回收交回仓库，保护环境。(5)进入施工现场必须正确配戴好安全帽，高空作业必须系好安全带，严禁高空落物。(6)夜间施工应有足够的照明，行灯电压不超过36V。(7)高处作业拉接焊接二次线时一定要注意周围的环境，以防将未固定物体带下伤及他人。(8)施工场所下方不得存放易然易爆物品,检查无任何隐患后方可施31、工。(9)离开现场时，应切断电源，整理好工器具，不得遗漏。(10)焊接操作时，必须使用面罩，穿好工作服，戴好手套。(11)钨棒打磨应用专用砂轮机，且打磨钨极处的地面应经常作湿式清扫。(12)施工完毕，清理现场，做到“工完、料尽、场地清”。11 焊接技术资料焊接修复技术文件包括以下内容并应及时编制、存档：(1)修复前原始缺陷检查记录；(2)焊接工作人员资质证书复印件；(3)焊接材料质量证明书或焊接材料复检报告；(4)焊接工艺评定报告，焊接修复方案；(5)焊接修复施工技术质量纪录； (6)焊接热过程记录（焊接后热和焊后热处理工艺记录曲线）；(7)修复质量检测报告（外观目视检测，无损检测，硬度检测）；(8)焊接修复验收报告及技术总结报告等。