除氧器水箱现场焊接技术
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焊接技术除氧器水箱现场焊接技术曾晓升张家刚（浙江省火电建设公司，浙江杭州５１００１６）摘要：某核电站除氧器水箱的尺寸较大，有两条环焊缝需在现场拼焊，焊接和热处理的难度很大，针对难点，我们制定出一套行之有效的超大容器环焊缝的现场焊接和局部热处理工艺，在实践中取得了成功。
关键词：超大容器；环焊缝；焊接；局部热处理中图分类号：ＴＧ４５７．”文献标识码：Ｂ文章编号：１００２－３６０７（２００８）０５—００３７—０３该电站的除氧器水箱由国内某公司设计制造，其长度为４５２１０ｍｍ、直径为４２５０咖、厚度为２５ｍｍ，为便于设备运输及吊装，水箱分三段供至现场组焊，其具体结构如图１示。
人孔＼环焊缝１环焊缝２图１除氧器水箱人孔／１焊接、热处理特点１．１水箱设计材质为２０９，Ｘ型坡口如图２示。
质量要求比较高，拼装焊接属于质保等级一级，焊缝需进行１００％ＶＴ和ｔ００％ＲＴ无损检验。
在国内核电、火电建设中，现场如此大的容器拼焊尚属首例，现场施焊和热处理技术无经验可借鉴。
图２坡１：３示意１．２水箱由钢板卷制而成，坡口处存在一定量的椭圆度，自然状态下试拼装对口，最大局部错口值为１５ｍｍ。
焊接前需用千斤顶或楔块矫正错口，使矫正后的局部错口值≤２．５ｍｍ，经强力矫正后的位置，焊后焊缝内会存在很大的内应力，故焊后焊缝需进行高温回火处理，以便充分释放残余应力，驱除焊缝中残余氢，改善焊缝金属的组织与力学性能。
由于现场施工条件所限，无法在热处理加热炉内进行整体热处理，只能用电加热（远红外）方式进行局部热处理。
由于直径大，热处理所需功率也大，对热处理设备、加热器、保温材料、工艺选择都有特殊要求。
１．３坡口端面不平整且存在较大的偏斜度，造成整个坡口对口间隙很不均匀，在２ｍｍ～８ｍｍ之间，会影响焊工的操作及焊缝的质量。
１．４施工环境较差１．４．１水箱内沾满了防锈油，左右两端各有一个人孔，里面光线昏暗，须装设行灯方能行走；水箱两头即使安装了排风扇，排气效果还是比较差，焊接时水箱内又闷，烟尘又大；同时，水箱内布满管道和钢结构，焊工的操作空间很狭小，影响焊工的正常操作。
１．４．２除氧器水箱是搁在露天的１３．２ｍ层的钢筋混凝土框架上，凌空设置，沿海气温高、海风大，“潮雨”多，这些都会给焊接和热处理工作带来很大的困难。
２对口对口前，坡口表面及两侧附近母材内外壁２０ｍｍ范围内的油污、锈、油漆、污垢等用角向磨光机清理干净，直至露出金属光泽。
３７ 万方数据焊接技术采用八块骑马铁点固，如图３示，使对口间隙控制在２ｍｍ～８ｍｍ之间。
有错口的位置用敲楔块的方法顶平。
骑马铁图３骑马铁点固示意图３焊接３．１在环缝正上方搭设一个沿容器长度方向宽为２ｍ的脚手架结构，然后盖上三防油布，使整个焊接区域都能挡风遮雨。
３．２为了便于清根，保证焊接质量，采用ＧＴＡＷ＋ＳＭＡＷ焊接方法。
３．３焊丝采用ＴＩＧ－Ｊ５０，焊条采用Ｊ５０７，３５０℃烘焙１小时。
使用时，装入８０～１１０℃的焊条保温筒内，随用随取。
３．４焊接参数如下表示，其中氩气流量为８～１２Ｌ／ｍｉｎ。
焊接焊材焊接电流（Ａ）电压范方法型（牌）号规格（ｍｍ）极性范围（Ａ）围（Ｖ）ＧＴＡＷＴＩＧ—Ｊ５０巾２．５ＤＣＳＰ１１０～１２５１２～１５ＳＭＡＷＪ５０７由３．２ＤＣＲＰ８５～１３５２２～２５ＳＨＡＷＪ５０７由４．０ＤＣＲＰ１２５～１６５２３～２７３．５焊接顺序３．５．１先焊内坡口，后焊外坡口，焊层布置见图４。
图４焊层布置示意图３．５．２由两名焊工以圆心为对称点进行对称焊接，以防焊接变形。
３．５．３第一层为氩弧焊层，为了便于外坡口清根，氩弧焊打底在内壁焊，先焊间隙小处，后焊间隙大处，焊层厚度控制在３ｍｍ～４ｍｍ。
两名焊工要保持对称焊，焊接速度基本一致，每层焊缝可分两次完成，第一次：由一名焊工从９点钟位置开始，另一名焊工从６点钟位置开始，按箭头所指方向焊接；第二次：由一名焊工从６点钟位置开始，另一名焊工从３点钟位置开始，按箭头所指方向焊３８２００８．５安装接，如图５示。
幂一次焊摄第二次焊接图５氩弧焊层焊接３．５．４电焊层的焊接顺序和氩弧焊层的焊接顺序一样，两名焊工始终保持对称焊接。
３．６焊接注意事项当内坡口焊接完成后，发现焊缝沿水箱长度方向收缩了ｌｍｍ－－－－４ｍｍ，根部间隙变得相当窄，为了防止外坡口焊接时产生未焊透，必须对外坡口进行清根，坡口根部应修圆，圆角半径不小于６ｍｍ，使之便于焊接操作。
间隙大处用角向磨光机修磨，间隙小处先用碳弧气刨刨削，再用角向磨光机磨去渗碳层；氩弧焊层焊缝检查完毕后应立即进行次层的焊接；焊条摆动宽度不大于焊条直径的五倍，单层焊道的厚度不大于所用焊条直径ｈ１２ｍｍ：多层多道焊接头应错开，层间清理应彻底，上层检查合格后及时进行次层焊接；层间温度控制在３５０℃之内；焊接结束后磨去点固骑马铁时留下的焊疤，并把熔渣、飞溅清理干净。
４热处理４．１热处理机的选择根据美国经验公式：热处理功率仁ＤＳ式中Ｐ＿所需功率，ｋＷ；卜管直径，英寸；卜管子壁厚，英寸。
换算为我国法定计量标准单位时为：辟（ＤＳ）／６５０Ｄ、Ｓ的单位均为ｍｍ。
热处理时，理论上所需功率为：ｐ＝－（４２５０Ｘ２５）／６５０＝１６３．５ｋＷ根据以上计算所得：除氧器水箱所需功率约为１６３．５ｋＷ。
根据以往操作经验，一般用ｌ～１．５倍的理论所需功率就可顺利进行热处理，考虑到该容器较大，散热较快，同时热处理机的 万方数据负荷不能过高（以防机器烧毁），我们选择的热处理机的额定输出功率要大于２４５ｋＷ，故选择型号为ＤＷＫ－Ａ－３６０的电脑温控仪，其额定功率为３６０ｋＷ；共有六个加热炉，每个加热炉有两个输出端口。
４．２热电偶的选择选用型号为ＷＲＲＫ－１３０型Ｋ分度（长Ｉｍ），测温范围为一５０～１３００℃的热电偶。
热电共布置１２支，其触点必须布置在焊缝上。
其中１１和１２布置在容器内壁，用一个炉子监测温度，以便随时观察内外壁温差和上下两点的温差。
其余１０支布置在容器外壁，两片加热器用一支热电偶控温，热电偶布置在处于高位置的加热器内壁，如图６示。
这１０支热电偶用５个加热炉分别控温，每个加热炉的两个输出端口各接１支热电偶。
热电偶固定采用储能压焊的方法，安装时必须保证热电偶的热端与焊缝接触良好，上面覆盖保温材料，以避免加热器的直接热传导。
图６热电偶布置示意图４．３加热器的选择加热器布置的宽度≥６６＋１２０ｍｍ，即≥２７０ｍｍ（６为容器壁厚）：加热器总长＝Ⅱ０＝３．１４Ｘ４２５０ｍｍ＝１３３８７．５咖；从现有规格的履带式加热器中选出合适的规格：６７０ｍｍ×３２８ｍｍ，该加热器每片功率为ｌＯｋＷ。
加热器数量＝ａｎ热器总长÷每片加热器的长度＝１３３８７．５÷６７０≈２０（片）一。
加热器的总功率＝２０片×ｌＯｋＷ／片＝２００ｋＷ，该功率大于理论计算所得功率，故所选的加热器能满足热处理要求。
４．４保温材料的选择保温宽度≥加热器的安装宽度＋２００≥５２８ｍｍ选用毯式硅酸铝保温材料，规格为：长×宽×厚＝６０００ｍｍ×６００ｍｍｘ３０ｍｍ。
焊接技术４．５热处理工艺参数升降温速度≤６２５０／６℃／ｈ，且牛３００℃／ｈ，得出升降温速度一＜２５０℃／ｈ。
热处理温度取６００～６５０℃，保温时间等于：．５ｈ。
热处理加热器的布置：用一块长５０００ｍｍ，宽７００ｍｍ的白铁皮，两端用钢筋条夹固，并打孔用巾５的钢丝绳穿过。
毯式保温材料先铺在其上面，再将用铁丝串好的１０片加热器铺在保温材料中央，如图７ａ示。
再将钢丝绳用葫芦拉紧固定在水箱上方的钢梁上，使加热器、保温材料、白铁皮一起紧贴在除氧器水箱环焊缝的正下方，如图７ｂ示。
最后将剩下的１０片加热器用铁丝串起铺于水箱环焊缝上方。
把下部与上部加热器用铁丝穿起并拧紧，使２０片加热器都紧贴于管壁。
钢粱保温材料ｂ图７加热器安装示意图保温材料的布置：水箱外壁包扎两层保温材料，环焊缝内壁铺设一层保温材料，在内壁用长约ｌＯＯｍｍ的保温钉，点焊在加热宽度的区域内，并均匀分布，将保温材料用点固好的保温钉固定并紧贴容器内壁；按上述工艺要求进行高温回火热处理。
５检验热处理结束后，将内外壁点焊处用磨光机打磨光滑，进行ＰＴ渗透检验，确定点焊处无微裂纹；两条环缝的一次ＲＴ检验合格率皆为１００％；硬度检验符合规程要求；焊缝成形良好，水箱沿长度方向无发生偏折变形。
６结论用以上的焊接和热处理工艺成功的解决了该核电站除氧器水箱环焊缝的现场焊接和热处理的难题。
除氧器水箱运行至今，从未发生问题，实践证明了上述工艺的可行性。
参考文献：王可勇等，《金属热处理》，中国水利电力出版社，２００５３９ 万方数据除氧器水箱现场焊接技术作者：曾晓升， 张家刚作者单位：浙江省火电建设公司,浙江杭州,310016刊名：安装英文刊名：INSTALLATION年，卷(期)：2008，""(5)被引用次数：0次1.王可勇金属热处理 20051.会议论文沈钢.浙江海盐泰山核电基地超大容器环焊缝的局部热处理2001本文通过对泰山核电二期除氧器水箱环焊缝的现场高温回火热处理,总结出了一套行之有效的超大容器环焊缝的局部热处理工艺,克服了超大容器环焊缝的局部热处理过程中产生的加热器包扎、保温材料包扎、温度监控等难题.2.期刊论文曾晓升.张家刚.ZENG Xiao-sheng.ZHANG Jia-gang超大型除氧器水箱焊接工艺研究-电力建设2008,29(9)某核电站除氧器水箱尺寸较大,其2条环焊缝需在现场拼焊,焊接和热处理难度很大.为此,通过详细的工艺分析及研究,制定出1套行之有效的超大容器环焊缝的现场焊接和局部热处理工艺.通过实施,各项技术指标均符合有关标准要求.本文链接：/Periodical_az200805018.aspx授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：332d449a-30a5-4340-82ef-9e2b01145329下载时间：2010年11月11日。
