电站锅炉膜式受热面焊接缺陷的产生原因及预防措施

　　1.膜式水冷壁安装焊口打底焊道未焊透缺陷

　　1.1产生的主要原因

　　电站锅炉膜式水冷壁一般是用鳍片管组焊而成的管屏，在安装中一般先在现场进行地面组合，再吊装就位。组合采用手工钨极氩弧焊封底加手工焊盖面的工艺进行时，焊缝经X射线探伤检查一次合格率比较高，但有相当一部分未焊透缺陷。经研究分析，产生未焊透的原因是多方面的，当焊工技能、焊接参数等能够满足焊接质量要求时，产生此缺陷的主要原因有以下几方面：

　　（1）组对间隙过小障碍：膜式水冷壁管屏工地进行管子对接安装，由于组对间隙过小处障碍操作极容易在此处产生未焊透、未熔合。

　　（2）管子周围壁厚不等：组对每片水冷壁时，先将距焊口约50 mm处的鳍片用气割切去。在割去鳍片处沿管周弧长约12 mm的范围内。管壁比其它处厚1.5～2 mm，再加上此处焊接时受两侧管的障碍，如果在焊接参数相同的情况下，不采取相应措施，极易在此处出现未焊透缺陷。

　　（3）组对间隙不一致：锅炉制造厂提供的膜式水冷壁半成品件是由多根管子组焊成一片。在工地进行片与片组装时组对间隙相同非常困难。另外，多个焊口不可能同时焊接，当焊完一部分焊口，其余尚未焊的焊口间隙就会缩小，甚至为零，这些焊口在施焊中很容易出现未焊透缺陷。

　　（4）强力组对出现的错口：由于半成品水冷壁在制造、长途运输和存放过程中会产生一定的变形。在现场地面水平预制时，多个焊口就有可能不在一条水平线上，也就是说产生焊口组对不平齐的现象。此时若采取强力组对，被强行组对的管子在TIG打底焊热源的作用下，有可能复原产生错口。如果此时正好由于上述（2）的原因使对口间隙趋于零时，就会导致单侧或双侧未焊透现象。

　　1.2未焊透的预防措施

　　（1）每片半成品水冷壁组对前，应认真校验焊口平齐情况，对于较轻微的变形可采用火焰矫正或机械方法矫形后再组对。有的变形太大，整体矫形困难大的可先将制造厂所焊鳍片间的连结焊缝割开。其割缝长度根据变形程度及应力大小而定，一般不超过1500mm，然后再单根管矫形。待整片水冷壁组焊完后，再将割开的鳍片焊缝采用分段退焊法重新焊好。

　　（2）严格控制多个焊口组对的最小间隙和最大间隙，使其中最小组对间隙能满足焊接质量要求；最大组对间隙不超过5 mm.施焊时，采取先焊间隙较小的焊口，后焊间隙大的焊口。这样既能避免产生未焊透，还有助于减少焊接应力和变形，同时可减少焊口浪费。

　　（3）对于每片最后焊的焊口间隙过小而不易保证焊接质量时，可使用端部修磨较尖锐的钨极施焊，以使电弧集中，易于焊缝根部熔透。

　　（4）改变原来在下面施焊焊工的操作方式，把添加焊丝的工作改由上面的焊工进行，这样，下面的焊工可以集中精力操作焊枪，将电弧始终准确地对准焊缝根部，以确保熔透。为了保证焊丝能够准确地加入熔池，先将焊丝端部按管子直径弯曲，由上面的焊工手持焊丝并将焊丝上提，使其紧贴坡口间隙，然后由下面的焊工引燃电弧将坡口钝边和焊丝同时熔化形成封底焊缝。如此焊出的封底焊缝不仅能实现单面焊双面成形，而且还可以保证焊缝背面的余高不超标，满足水冷壁管内通球的要求。同时可提高焊缝一次合格率和封底效率，并节约焊丝。

　　（5）当焊至鳍片部位时，因此处受管间距限制，除最好使用端部修磨较尖锐的钨极施焊，增大焊枪可达性外，关键应适当降低焊速，增加电弧在此处的停留时间，待熔池尺寸与其它部位相等，熔融金属成“渗入”状态时再前移。同时下面的焊工尽量向上多焊一段，为焊缝接头创造条件。焊后可用手电筒从尚未焊的坡口间隙向管内照明观察已焊部位的熔透情况，发现问题及时处理。需指出的是，当采用尖锐的钨极施焊且现场风大时，需采取防风措施，避免产生气孔缺陷。

　　2.膜式水冷壁手工焊盖面引弧和收弧产生的气孔缺陷

　　2.1产生的主要原因

　　气孔产生的因素是多方面的。当施工现场焊前准备工作相当充分合格，已严格做到：①严格遵守焊接参数并保持稳定；②电流的极性及其种类影响不大；③焊件坡口符合要求且清理干净，使用的低氢型焊条严格烘培，并放在保温筒内，随用随取；④焊工质量意识强；⑤具有严密的防风防雨措施；⑥X射线检验结果气孔也非氩弧焊所致时，气孔的产生往往是由于引弧和收弧不当引起的。

　　我们知道气泡上浮速度与熔池金属粘度成反比，对于小口径焊口来说，起弧点（除了冶金过程产生的气体外，还有药皮保护效果差，易混入气体）温度较低，冷却快。又由于坡口小，焊速快，收弧点输入热量相对较少，同样冷却快。于是熔池金属的粘度急剧增加，使气泡上浮速度大大减小，因而焊缝中的气泡来不及逸出而残存在内部形成气孔。综上所述，起弧收弧点产生气孔的主要原因是由于熔池冷却快，气体在熔池中来不及逸出。

　　2.2气孔的预防措施

　　（1）采用合适的电流、电压、焊接速度，控制好熔池温度，降低冷却速度（有利于气体的溢出）。

　　（2）运条不要摆动过宽，短弧焊接（减少弧柱与空气的接触，但不宜压得太低）。

　　以上主要是从焊接施工工艺方面。以锅炉水冷壁对口焊接采用的手工钨极氩弧焊封底加手工焊盖面的工艺容易出现的未焊透和气孔缺陷产生的原因、防治措施进行了初步的分析和探讨；在安装中更重要的是建立完善的质保体系和组织机构，注重焊接质量的过程控制，加强焊接质量的监督检验工作。

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