凝汽器钛管板密封焊接质控分析

李伟刚 王博 马尚国 李严

中核工程咨询有限公司 北京 100000

1 概述

凝汽器是发电厂中最大的单体换热设备，其中冷却管是凝汽器结构重要组成部分，确保凝汽器冷却管的安装质量，提高使用真空度，从而提高凝汽器的冷却效率，对于减少机组节能降耗，提高电厂的安全性和经济性具有重要作用[1]。

凝汽器换热原理是常温下的循环冷却水通过冷却管内的一侧流向另一侧，冷却由汽轮机低压缸排下来的乏汽，并通过凝结水泵输使其凝结成水输送出去。凝汽器体积大、吨位重，制造厂通常都是散件到货，在现场进行组合拼装，其中凝汽器冷却管的安装往往是设备安装过程的重要节点，它的顺利与否制约着后续大量的施工作业。以某1000MW机组核电站为例，凝汽器钛管安装材料有：钛管ASTMB338Cr．2，共安装31944根，直径：Φ25×0．5，长度：L=12981，在主凝结部位共有48484根，直径：Φ25×0．7，长度：L=12981，在空冷部位、顶部及外围区域、前后端管板是复合板，总厚度为40mm，其中外表面仅为5mm厚的钛板层，内表面为35mm厚的碳钢板层。管板焊口总数有73584个。

2 施工工艺分析

为保证密封性能，凝汽器钛管与管板采用胀-焊的工艺。从密封角度来讲，采用胀-焊工艺具有较高的质量保证，更好的确保焊后密封性能；从焊接工艺角度来讲，首先由于钛管的管壁较薄，只有0．5-0．7mm厚，如果待焊部位不胀或欠胀，管道与管板之间就会出现间隙，焊接时就有可能出现烧穿或未熔合等缺陷；其次钛管焊接过程需要采用背面氩气保护，由于凝汽器受结构限制，无法从管板里面进行充氩保护，而采用先胀后焊，胀管后就能消除管道与管板孔之间的间隙，如此避免焊缝后面的氧化；并能保证焊机定芯棒插入管道后防止管道的移动[2]。

3 文件控制

（1）凝汽器钛管板焊接相对应的焊接工艺评定已完成，焊接工艺卡已编、审、批。

（2）检查相关图纸的状态，特别是施工细化图是否与设计文件和有关技术文件相一致，并进行编、审、批。

（3）对图纸会审、工程变更、澄清单等变更文件建立变更台账，并将变更内容标注在相关的图纸上。

（4）熟悉图纸（包括变更）的设计内容，掌握钛管焊接施工验收规范相关要求。

（5）在对施工图纸、方案审查完成后，根据工程特点、施工合同、工程设计文件及经过批准的施工组织设计对工程质量风险进行分析，制定监理巡检、旁站、验收计划。

（6）对图纸中需焊接部位的技术条、接头形式、设计说明进行充分解读，对焊接涉及的重点和难点提前做好预控。

（7）施工区域应有良好的防风措施，限制空气对流，必要时应搭置密室，密室顶部装有排气扇。

4 钛管焊接过程控制

4.1 钛管板焊接要点

（1）焊前准备：坡口区域、焊丝应进行焊前清理，清除表面各种杂质、污染及氧化层，清洗时用浓度不小于95%的工业酒精或丙醇仔细清洗端板表面及孔内壁的油污、水分及杂质；洗净后的待焊表面必须保持清洁，待焊部位要进行防护以防止二次污染。

（2）选择具有相应资质且经验丰富的焊工进行焊接操作，焊接前应经过技术交底，熟悉焊接工艺和检验要求。

（3）钛管焊接时，应严格按照选用的焊接工艺卡参数施焊；正式焊接产品前，应在操作试板上进行试焊，检验焊机工作情况、保护气体、焊接工艺参数是否正常，确认合格后方可进行正式焊接。

（4）为避免焊接引起管板变形和有效控制焊接质量，将管板分区16个区进行焊接，以管板宽度为中心线分界，左右两侧各分8个焊接区。

（5）钛管的焊接方向，按分区顺序号从底部向上焊，即先焊1区和1’区，最后焊8区和8’区，每个分区可采用Z形跳焊法，依次往复循环。

（6）根据施工具体情况，也可以采取自上而下焊，即先焊8区和8’区，最后焊1区和1’区，自上而下焊时注意保持下侧未焊接区域清洁度；每个焊接区的施焊方向按照Z型往返式进行焊接。

（7）单个焊缝起始焊接时，从11点位置起弧，顺时针旋转焊接一周后在12点位置开始衰减，在3点位置收弧，焊嘴自动返回11点起弧位置，准备下道焊口的焊接。

（8）钛管两侧区域同步焊接时，不得同时对同一根管道进行焊接。

（9）焊接过程中另一侧相应位置禁止进行割、胀、铣管和清洗工作；

（10）焊接过程中发生异常中断时，应对焊缝进行清理，重新确认焊接参数后再继续焊接；

（11）在焊接过程中应确保氩气瓶剩余压力不小于0．5MPa，否则应停止焊接。

4.2 焊缝质量控制

（1）焊缝检验的方法及范围如下：

外观检查：焊工、质检员100%检查；

着色检查：NDE人员按照NB/T47013．5承压设备无损检测第5部分执行。

（2）焊缝合格标准应符合DL/T1097-2008《火电厂凝汽器管板焊接技术规程》的要求。

①焊缝表面颜色一般应符合规定。

焊缝：

允许：银白、淡黄不允许：深黄、金紫、蓝色

热影响区：

允许：银白、淡黄不允许：深黄、金紫、蓝色

②焊缝表面应均匀、美观、呈鱼鳞状，焊缝余高不大于0．5mm，焊缝宽度为2．5-4mm。

③焊缝必须用放大镜（≥5倍）检查表面，不允许有裂纹、气孔、未熔合、焊偏、管翻边等缺陷。

④液体渗透检验（PT）不允许有任何缺陷显示。

⑤灌水高度要求高于顶层钛管束以上100mm，达到水位保持24小时后检查，所有壳体焊缝及钛管焊缝应无泄漏[3]。

5 结语

凝汽器钛管板密封焊难点在于焊前表面清理，过程防异物控制，实际施工过程中常见因人员走动，导致待焊表面污染，最终焊缝形成不合格缺陷或焊缝颜色，因此在焊接过程中特别注意防异物控制。