生物质余热锅炉过热器焊接实践.doc

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生物质余热锅炉过热器焊接实践

摘要：山西长治首钢生物质能源有限公司2#余热锅炉过热器管道发生爆管后，造成焚烧炉非计划停炉，进入炉内测量壁厚判定，必须更换部分管道才能保证设备安全运行。为满足过热器管道高温、高压工作环境要求，通过制定焊接工艺、实施试焊接确定焊接参数，并严格按工艺要求施焊，保证了12根管道按要求完成更换任务。通过此项目的实施，在压力管道焊接过程中的操作要点，如何克服现场焊接过程中的不利因素，以及避免易发生焊接缺陷等方面提出针对性的处置措施。

引言

山西长治首钢生物质能源有限公司是具有年处理生活垃圾36万吨，年发电1.2亿度的垃圾焚烧发电厂，其实现了生活垃圾“减量化、资源化、无害化”处理目标。主要设备有2座500t/d的焚烧炉，2台4.5t/h余热锅炉和1台18MW汽轮发电机组。垃圾焚烧产生的烟气横向流经余热锅炉各级受热面，过热器吸收高温烟气热量产生过热蒸汽，最后汇集在过热蒸汽母管中供汽轮机发电。2022年9月，该厂2#锅炉三级过热器管道因爆管导致紧急停机，经检查发现有12根管道出现磨损变薄和管道泄漏等情况，更换部分新管后，焚烧炉恢复正常运行。

1过热器简介及爆管情况

1.1过热器结构

生物质余热锅炉为单锅筒卧式自然循环水管锅炉，设置有过热器、蒸发器以及省煤器等。过热器管束高度6500mm，垂直布置，和集箱悬吊在顶梁上一起向下膨胀。过热器系统由三级过热器组成（图1），一级由16排Φ38×5mm的管子组成，材料为20G，二级为16排Φ42×5mm管，三级为12排Φ38×5mm管，管子材料均为12Cr1MoVG。正常工况下，三级过热器管道内部过热蒸汽压力为4.0MPa，温度400℃，管道外部烟气温度＜650℃，过热器最高管壁温度＜430℃。

1.2过热器损坏情况

因长期受烟气冲刷、腐蚀，三级过热器管道有5根管道壁出现破损，且管道破损部位上下壁都有不同程度变薄痕迹，7根管壁经测厚仪测量，原管壁5mm，变薄为2～4.5mm（图2）。为解决爆管问题，必须通过更换管道方式解决。

2过热器焊接要求及存在的难点

2.1焊接技术要求

三级过热器不论是管道内部过热蒸汽还是外部烟气，均为高压、高温介质，根据设计要求，焊接质量必须达到X射线探伤I级标准，不得存在根部内凹和根部咬边、未焊透、条形缺陷，圆形缺陷在10mm×10mm评定区内只能有1个，焊缝质量要求较高。

2.2焊接难点

（1）爆管及附近管壁均有不同程度损坏和变形，但焊接质量要求高。

（2）焊接管道时，人员必须进入炉内，而炉内存在焚烧垃圾产生的有毒有害气体，必须打开引风机形成一定负压才有利于降低有毒有害气体含量，但炉内风速会影响焊接作业。

3更换过热器管道

3.1焊接工艺确定

（1）用测厚仪依次对管道壁厚进行测量，选择管壁最厚处截断整体更换。

（2）依据过热器管道材料12Cr1MoVG，选择相同材料合格管道更换。

（3）为保证管道满足高温高压运行要求，采用氩弧焊单面焊双面成型。管壁厚5mm，由打底和盖面两层组成，设备选择时代逆变机型。依据管道材料选用承压设备，使用气体保护焊，钢焊丝THT-55B2V，直径选择Φ2.5mm。

（4）先用新旧管道对接进行试焊，确认符合探伤要求后，再进行现场焊接。

3.2试焊情况

（1）坡口。将新旧管道坡口加工成30°，留0.5mm钝边，用角磨机将切口两侧15mm范围内打磨出金属光泽。

（2）焊接。通过多次测试，电流调整到85～90A，气压控制在10～15L/min，焊接中仍存在气孔，通过排查焊***无异常，更换为纯度99.99%氩气后，未再出现气孔。重新更换管道后，留3.2mm间隙对接，进行打底焊接，用角磨机修磨焊缝、清理干净氧化渣后实施第二层盖面焊接，新旧管道试焊完成。

（3）经X射线探伤检测达到I级焊缝要求，此工艺可以用于现场施焊。

3.3焊接实施

3.3.1焊接前准备

（1）在炉体内部适当高度用架管、木板搭脚手架，并在焊接位置用彩条布进行临时隔断，以免通风对焊接过程造成影响。

（2）将划出更换位置的旧管道进行切割、开坡口、修磨。要求做到切口平齐，坡口角度符合30°±1°。焊缝侧15mm范围无锈、无污、无毛刺等，并露出金属光泽。

（3）按照上下留3.2mm间隙准备12根适合尺寸的管道，机加工坡口，对其焊口周边进行打磨处理，两侧15mm范围内无锈、无污、无毛刺等，并露出金属光泽。

3.3.2施焊过程

（1）由一人辅助，将管道与两侧管道对正，分别检查管道与上下管的对接情况，尽可能保证管道间距为3.2mm，与上下对接管无错边。

（2）将电流调整到90A，气体压力调至10L/min，对管道进行2个点位定位焊，再次