极寒环境下焊接质量控制措施
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【摘要】焊接质量的好坏关系着整个机组的安全稳定运行，一旦出现焊接质量问题，不但造成巨大的经济损失，甚者伤及生命。随着大容量、高参数机组的建设，对火电机组的安装质量、特别是焊接质量提出了更高的要求，这就要求我们注重焊接质量控制，确保焊接质量优良，而焊接质量的好坏又深受施工环境状况的影响，尤其是温度、风速和湿度。作为北疆的新疆石河子地区进入十一月份以后气温即低于零摄氏度，极端最低气温甚至低达-39.8℃，而且冬季周期长，对整个电厂的施工工期形成严重的影响。而如何做好冬季施工时的焊接工艺控制措施将对整个电厂施工产生深远的影响。本文以我公司承建的新疆石河子天富2×330MW机组安装工程依托，从现场实际出发，提出一整套应对极寒气候的措施，并一一实施，解决了在极寒气候下保证焊接质量的技术难题，取得了良好的效果，对同类型施工起到指导作用。
【关键词】极寒环境 焊接质量 控制措施
【内容】
1. 工程概述
新疆天富热电2×330MW机组工程，工程总设计由新疆电力设计院承担，锅炉岛由上海锅炉集团设计生产，锅炉型号为SG-1180/17.5-M4011。本工程锅炉为国产引进型亚临界参数汽包炉，燃用烟煤。采用自然循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、紧身封闭布置燃煤锅炉。锅炉宽度36.6 m，深度40.55m。锅炉大中径管施工范围主要是本体集箱对接、联络管道的安装，包括各集箱对接焊口、集箱手孔焊接焊口、水冷壁引入管、水冷壁引出管、省煤器进口连接管、集中下降管、省煤器出口连接管道、顶部连接管、再热器进口管道、再热器出口管道、过热器连接管、末级过热器出口管道、末级再热器出口管道等汽水管道。锅炉小径管施工范围主要是省煤器、水冷壁、包墙过热器、低温过热器、分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、屏式再热器、末级再热器及锅炉范围内φ≤89mm的附属管道，焊口总数近一万八千道。
2．原设计方案
当焊接设备部件时，为减少温度梯度，防止裂纹产生，使管道始终处于稳定状态，焊缝区达到标准的机械性能，须提高施工环境温度到0℃以上。在提高环境温度的基础上，再进行预热、焊接、热处理工作。
地面组合时，搭设挡风墙，挡风墙用槽钢支撑，帆布遮挡。各施工点搭设保温棚，管屏上部一体，下部一体，用双层帆布封闭，保温棚内安装多个油丁电暖器和太阳能电热器取暖，并在每个焊接区域安装温度计，确保焊接环境温度控制在焊接工艺所需要的温度。
考虑现场冬季大风天气较多，因此设备组合焊接时，应搭设通长的防风保温棚，防风棚骨架用30*3的角钢搭设或其它均可，但均须保证封闭严密并留有足够的操作空间，防风保温棚的制作同上。当环境温度低于0℃时，对于设备焊口焊接前应用火焰进行适当预热，预热温度为100℃，并且加热时应做到均匀加热。当环境温度低于-20℃时，每个保温棚内安装电暖器4个，电弧灯6个。在施工现场每个施工点应准备一套火焰加热设备，防止突然停电，环境温度骤然降低。
防风保温棚应在地面统一制作好，安装焊接前进行简单的组装即可使用，这样可避免耽误施工进度。
3．优化后方案
为提高焊接质量，优化焊接工艺，我们在考察当地农户家中冬季采暖用火墙后，效仿制作。同时，积极发动广大职工献技献策、集思广益，设计并制作各种升温设备，并在实际运用中比较各种升温设备的升温效果，对于升温效果好且经济实惠的升温设备我们就推广使用。最终，我们采纳了用直径φ400mm的废旧无缝钢管制作的火炉并配备一定长度烟囱的措施代替电暖气来对保温棚进行升温。另外，我们还对保温棚的制作进行了优化。对于小型保温棚，我们就利用设备包装用圆钢焊接成2.5 m（长）×2.5 m（宽）×2m（高）的保温棚骨架若干个，使用时只需两人将其抬到需焊接部位，蒙上保温棚布即可。对于大型保温棚，我们就利用脚手架材料搭设保温棚骨架再蒙上保温棚布。这样即节省了材料也提高了设备材料的利用率。
4．具体实施
4.1 收集材料：包括直径φ400mm无缝钢管、φ133mm无缝钢管、φ12～16mm圆钢、薄铁皮等。
4.2 配制火炉30台、配制小型保温棚骨架15座、配制烟囱20套。
4.3 采购煤炭3t。
4.4 施工时，每个小型保温棚配火炉1-2台，每个大型保温棚配火炉3-4台。
4.5 每个保温棚只需配备一层保温棚布。
4.6 每个小型保温棚配备温度计一只，每个大型保温棚配温度计两只及两只以上。
4.7 根据现场施工情况，需要时每台火炉配备烟囱一套。
4.8 施工中对于需要提升环境温度的地方，若是小范围时可由两人抬一小型保温棚骨架到指定区域，再蒙上保温棚布，放置1-2台火炉，并在焊口附近不影响施工的区域挂设一只温度计，当环境温度提升到0℃以上即可施工。
4.9 施工中对于需要提升环境温度的地方，若是大范围时可由架子工搭设保温棚骨架到指定区域，再蒙上保温棚布，放置3-4台火炉，并在焊口附近不影响施工的区域挂设若干只温度计，当环境温度提升到0℃以上即可施工。
5．需要注意事项
5.1 严防煤气中毒。施工中因大量采用煤炭升温，因此，施工中可能会有煤气中毒事故的发生。
5.2 严防火灾事故的发生。且现场要配备一定的消防器材。
5.3 防止烫伤事故的发生。
6. 改进方案经济性分析
原方案：
需采购电暖器60台，综合费用估价20000元
需采购电缆、配电箱等电器设备，综合费用估价30000元
加工配制小型保温棚骨架需采购角钢30*3共1000m，综合费用估价8000元
用电负荷约8万度，综合费用估价约25000元
升温速度缓慢，效果不佳，严重影响施工
改进方案：
1、配制火炉30台、配制烟囱20套，综合费用估价9000元
2、采购煤炭5t（新疆地区每吨煤炭约200元），综合费用估价1000元
3、升温速度快，效果佳，能保证正常施工
通过比较认为：
改进方案比原方案节约费用为73000元，且效果好，施工进度明显加快，且延长了冬季施工工期保证了总工期。
6．方案实施效果
新疆天富锅炉工地截止2011年01月06日基本完成1#炉钢架和汽包吊装工作、完成省煤器、低温过热器、上部水冷壁组合工作，完成2#炉1-3层钢架吊装工作，完成1#炉炉本体烟道和热二风配制工作。累计完成焊口2160道，其中水冷壁完成焊口529道，单项焊口合格率为99%；低温过热器完成焊口1283道，单项焊口合格率为98.7%；省煤器完成焊口339道，单项焊口合格率为99.1%；大直径下降管完成焊口9道，单项焊口合格率为100%。在新疆石河子地区冬季气候环境如此恶劣的情况下，我们能取得如此骄人的成绩，是于我们采取的有效温升温措施密不可分的。
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