超临界直流锅炉启动分离器修复的焊接和热处理工艺

2022-09-10

启动分离器是超临界锅炉内置式启动系统中的重要部件, 内设阻水装置和防涡流装置。广东华厦阳西电厂2号锅炉启动分离器是由上海锅炉厂设计制造, 为圆形结构, 直立式左右布置。该容器的主要设计参数:规格为Ф812.8×87.09, 长19958.4mm, 重量32.75吨, 本体和球形封头材质为S A 3 0 2 C, 设计压力2 8.6MPa, 设计温度448.9℃, 介质为水及水蒸汽。 (如图1)

在启动分离器设备到场后, 根据《压力容器安全技术监察规程》, 广东电研锅炉压力容器检验中心有限公司立即对设备进行了检查, 经磁粉探伤检查发现2号锅炉左右两启动分离器的球形封头与筒体的对接环焊缝上都存在大量裂纹, 不能满足将来机组的正常运行。经相关技术人员共同研究方案, 最终根据裂纹特性, 进行挖补去除, 消除了容器的重大设备隐患, 保障了以后机组的安全运行。

1 裂纹情况分析

经磁粉探伤确定, 左侧启动分离器的上部封头对接焊缝有7处线性磁痕显示, 长度都在80mm左右, 下部封头对接焊缝有3处线性磁痕显示, 其中一条显示在焊缝中心, 长约80mm, 另外两条长度分别为20mm;右侧启动分离器的上部封头对接焊缝有3处线性磁痕显示, 长度分别为20mm。

裂纹多表现为表面纵向裂纹 (见照片1) 和熔合线裂纹 (见照片2) 。裂纹多为密集状区段分布 (各焊缝裂纹情况见表1) 。

2 启动分离器的焊补修复工艺

启动分离器形状复杂, 壁厚很大且不均匀, 裂纹深而长, 挖补缺陷要解决厚大件压力容器结构焊接应力、变形和裂纹问题, 因此对容器焊缝裂纹采用如下工艺进行焊接挖补。

(1) 使用角向磨光机沿裂纹方向对裂纹进行挖除;如果有较深的裂纹可采用碳弧气刨来挖除;在使用碳弧气刨以前, 应使用氧-乙炔中性焰加热挖补区, 加热范围是挖补区的5倍, 加热温度为大于或等于150℃, 并在缺陷挖除的整个过程中保持如一。

(2) 碳弧气刨挖除后, 用磨光机将2 m m-3mm的渗碳层打磨清除。缺陷挖除后要经着色探伤以保证缺陷被完全挖除。在保证焊接质量和操作方便的前提下尽量减小坡口角度, 对较深的缺陷采用U型坡口, 坡口表面平整外形不急剧变化, 避免存在尖角。

(3) 采用手工电弧焊进行补焊, 焊条采用Ф3.2 m m及Ф4.0 m m的T E N A C L T O 6 5 R。焊条按照说明书烘干后使用。

(4) 焊接预热采用电阻加热, 电脑温度控制仪进行温度控制, 焊接过程当中保持预热温度在170℃~190℃之间。

(5) 为了降低焊接应力, 采用不摆动, 多层多道的焊接方法;焊接过程中严格控制工艺参数, 工艺参数见表1。

(6) 焊接时, 每一道焊毕, 必须把焊渣清理干净, 方可进行下一到焊接。在焊接过程当中一旦发现有焊接缺陷, 立即清除完毕才继续焊接。

3 热处理工艺

容器修复后待温度下降到室温时升温进行热处理工作, 主要热处理工艺如下。

(1) 采用局部热处理工艺。

(2) 热处理机具选择, 根据热处理经验公式:热处理功率 (kVA) =管子直径×管子壁厚÷640=812.8×87.09÷640=110kVA;考虑热处理机的负荷不能过高 (以防机器烧毁) 。要求热处理机的额定输出功率大于启动分离器所需功率的1.5倍, 即165kw。因此热处理机选择了型号为DWK-A-180的电脑温控仪, 其额定功率为1 8 0 k w。

(3) 因容器为水平放置, 则测温点上下对称布置, 温度分区控制;选择合适的履带和绳状加热器进行加热, 加热范围为焊缝两侧各270mm;通过保温层厚度减小管道上下部分温差, 保温范围每侧4 5 0 m m。

(4) 焊后回火热处理温度620℃~640℃, 恒温时间4h, 升降温速度≤100℃/h (热处理曲线见图2) 。