（1中国电建集团河南工程有限公司 河南郑州 450000；2新乡中益发电有限公司 河南新乡 453400）
摘要：通过在某电厂的600MW机组主蒸汽管道的更换施工，总结了600MW机组主蒸汽管道更换施工的施工工艺及技术要点。按照施工顺序，对每道工序进行阐述。施工中从起重、焊接、热处理等几个环节进行过程控制，采用中频感应加热对SA-335P92材质主蒸汽焊缝进行焊后热处理，整个施工取得了很大的成功，希望能够对其他发电厂同类施工项目提供经验。
关键词：加固；吊装；层间温度控制；层间清理；中频感应加热
ABSTRACT: through the main steam pipeline replacement construction of 600MW unit in a power plant, summarized the main steam pipeline replacement construction technology and technical points. In accordance with the construction sequence, each process is described. In this paper, SA-335P92 material welds are treated by means of intermediate frequency induction heating, and the process control is carried out from lifting, welding and heat treatment, hope to be able to other power plant similar construction experience.
Key words: strengthening, lifting, interlayer temperature control, interlayer cleaning, medium frequency induction heating
1工程概况
某电厂在对2号机组主蒸汽管道进行金属检测时发现03#，04#焊缝附近母材存在硬度偏低现象，已经低于最低标准值（185HB～270HB），且部分硬度值偏低部位的金相组织出现了劣化现象，该主蒸汽管道材质为SA-335P2，规格为φ438×73。为了机组安全可靠的运行，对2号机组主蒸汽管道进行更换。
2主要工作
主要工作为主蒸汽管道的切割、安装、配管、焊接、热处理、无损检测等工作，以及为完成以上工作而采取的管道固定、备件领取及吊装、施工隔离、脚手架的搭设与拆除，施工过程中产生的垃圾、更换的原有主蒸汽管道废料清理等相关辅助工作。
3施工准备
3.1起重准备
3.1.1组织班组了解安装的技术要求进行技术及安全交底。
3.1.2认真核对的数量、重量、规格。
3.1.3核对钢材尺寸和相互关系。
3.1.4起吊最大重量：2.3t。
3.1.5起吊材料：Φ438×73主蒸汽管道，共3支（旧管道1支、新管道2支）。
3.1.6使用5t倒链进行吊装，符合起吊能力。
3.1.7选用Ф17.5的钢丝绳，其安全系数大于8，故可选用Ф17.5的钢丝绳，满足吊装要求。
3.1.8吊装时采用5t的卡环与钢丝绳配合使用。
3.1.9检查管道是否有严重裂纹、扭曲、破损及缺陷，其质量是否达到标准要求，如未达到应采取妥善措施。
3.1.10现场用警戒绳围住，严禁无关人员出入吊装现场。
3.2焊接材料及工器具准备
3.2.1 焊接材料选用如下
3.2.2 焊接材料必须有制造厂的质量合格证，质量符合有关标准要求。焊接材料的领取和发放由焊材管理员统一管理。
3.2.3 焊丝在使用前应清除油锈及其它污物，露出金属光泽。焊条由专人按质量合格证或说明书的要求，使用前烘焙350℃，恒温2小时。使用时应装入保温温度为80-110℃专用保温桶内，随用随取。焊材领用及发放做好焊材使用跟踪记录，记录应准确齐全。
3.2.4 氩气瓶上应贴有出厂合格标签，其纯度≥99.99%，气瓶中的氩气不能用尽，瓶内余压不低于0.5Mpa，以保证充氩纯度。
3.2.5 施工机具
ZX7-400型逆变焊机6台（带无线遥控器），角向砂轮机4台，环向坡口机2台，中频感应热处理机器2台，智能温控热处理机器1台。
4 施工工序
4.1工艺流程
4.1.1主蒸汽管道保温拆除后，测量原始焊缝尺寸并做好记录。检测原始焊缝和母材的硬度值并做好记录，确定不合格管道长度，确定换管长度和切割位置。
4.1.2主蒸汽管道切割前，在管道施工前，必须了解管系的情况，考虑加工后管道不能发生偏转和位移，更不能发生滑脱、崩踏事故。必须按照管道系统结构进行加固，防止在处理过程中，因管道系统应力造成管道跑位及对设备及人员造成损伤。焊缝加工前应检查焊口两侧及延伸部分的管系结构，确定加固方案，实施加固。为确保施工安全，采用倒链加固的话必须将倒链小链锁定，防止滑链。具体加固及切割措施如图1、图2所示。
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图1主蒸汽水平管道井字架固定 图2主蒸汽水平管道环形切割
4.1.3主蒸汽管道固定好以后，使用塞块把弹簧吊架的滑动机构加固牢固。
4.1.4卷扬机布置在锅炉左侧0米处。
4.1.5使用卷扬机吊装拆除的旧管道至左侧零米处，使用板车拉至合适的位置。
4.1.6新管道到达现场进行验收合格，光谱分析确认材质正确，检测硬度合格并做好记录。
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图3主蒸汽管道光谱分析检测 图4主蒸汽管道硬度检测
4.1.7使用卷扬机吊装新管道至安装位置。
4.2焊接工序方法
4.2.1焊前准备及对口检查
4.2.1.1 焊工所用的氩弧焊把、氩气减压流量计，应经常检查，确保在氩弧焊打底时氩气为层流状态。
4.2.1.2坡口型式按设计图纸要求进行加工。
4.2.1.3 焊件在组装前应将坡口表面及母材内、外壁的油、漆、垢锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围为每侧各为10-15mm。
4.2.1.4对口前应对坡口进行PT检验，确定没有裂纹等缺陷。
4.2.1.5 管子焊接时，为防止根部氧化或过热，管子焊接时内壁应进行充氩气保护,在对口前在管道内部用水溶纸作好气室以方便在焊口外部充氩，管道内水溶纸的位置应距焊口处≥200mm，以防止在焊口焊前预热时燃烧，破坏气室。充氩开始时流量可为10～20L／min，施焊过程中流量应保持在8～10L／min。
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图5焊口充氩保护示意图
4.2.1.6 管子对口应在自由状态下，禁止强力对口，更不准采用加热增长的方法进行对口。
4.2.1.7 管子对口中心线偏差值不超过1/100，对口间隙要均匀，错口值不超过0.1δ且不超过1mm。对接管口端面应与管子中心线垂直，其偏斜度△f≤0.5mm。
4.2.2 焊接电源：氩弧焊打底时采用直流正接法，焊条盖面时采用直流反接法。
4.2.3焊接时严格按照焊接工艺卡施工。
4.2.4点焊前应认真检查对口质量是否达到要求，卡块必须点固在坡口内侧，点焊用卡块应采用相同焊条进行熔敷，熔敷厚度应大于3mm。点焊的材料、工艺与正式施焊相同，水平固定焊口在立焊处两侧点固焊，上部点固焊，点固焊不应少于3处。垂直固定焊口应对称点固焊，不少于3处。
4.2.5达到预热温度时方可焊接,预热温度按照工艺卡执行，层间温度应控制在200-250℃。
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图6焊口点固焊 图7焊口预热及层间温度控制
4.2.6 氩弧焊时填丝方法(内填丝或外填丝法)视间隙大小自己选择，管子内不得有穿堂风，氩气流量7-9L/min。打底焊厚度要≥3mm，以防止首层填充时击穿根部。
4.2.7 引弧、收弧必须在坡口内进行，收弧要填满熔池，将电弧引向坡口熄弧。打底或电焊焊接时，若产生缺陷如未焊透、烧穿等，必须用电磨工具将缺陷清除后继续施焊。
4.2.8 打底焊时，应一个人打底，另一人进行观察，应用手电筒检查透度质量，发现问题及时停止施焊进行处理。
4.2.9 打底完毕，仔细检查打底质量，确认合格后，关闭气源，调整电源极性，及时进行电焊填充及盖面层焊接，填充及盖面层焊接采用多层多道焊接，焊接应连续完成，不可隔夜，电弧焊采用φ3.2焊条。
图8 焊缝层间焊接示意图
4.2.10 严禁在被焊件表面随意引燃电弧、试验电流或焊接临时支撑物等。
4.2.11施焊过程中，焊缝各层层间温度不低于预热温度下限且不高于250℃，注：焊口打底氩弧焊氩气流量为6-8L/min，氩弧焊把嘴规格为M10m×60m×8m，导电嘴（钨极）与工件距离 mm 8-10。
4.2.12每层焊接完毕，必须使用砂轮机将药皮、焊渣彻底打磨干净，露出金属光泽。焊接下层时进行检查，特别是坡口边缘的位置要重点清理。
4.2.13焊工盖面完毕应认真进行自检，及时清理焊缝表面焊渣、飞溅,经自检合格并进行记录。
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图9焊接层间温度控制 图10焊接过程层间清理 图11焊接完成
4.4热处理施工工序
4.4.1主蒸汽管道焊前预热采用电加热预热，预热温度为200-250℃，并控制焊接层间温度不高于250℃。
4.4.2焊后应及时进行热处理，如不及时热处理应进行加热到300-350℃恒温2小时的后热处理。热处理应配置备用电源，以确保主电源停电时应急使用。
4.4.3主蒸汽焊缝，焊完后降温到80～100℃，恒温1h～2h后进行马氏体转变，之后进行焊后热处理。
4.4.4采用感应加热时，加热宽度从焊缝中心起，每侧不小于管子壁厚的3倍。
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图12焊接层间温度控制 图13主蒸汽焊缝采用中频感应进行
焊后热处理
4.4.5感应线圈安装时，应避免匝间短路，应避免在焊件上留下剩磁。
4.4.6焊接热处理的升降温速度、降温速度为6250/δ(单位为℃/h，其中δ为焊件厚度，单位为mm)，且升降温速度≤150℃/h。
4.4.7 主蒸汽焊接接头焊后冷却到80～100℃时，应保温1h～2h，以便于进行马氏体转变，然后应及时进行热处理。热处理温度为：760±10℃。焊接接头热处理完毕，硬度按照DL/T 869-2012要求测定，测定部位为焊缝区、热影响及母材区，每个测定部位不少于五点。检测位置为相隔90度圆周方向。
4.4.8降温过程中，温度在300℃以下可不控制。
4.4.9热处理工作人员严格执行热处理工艺卡的工艺参数，并详细做好工作记录交接班时应把所有注意事项交代清楚。
4.4.10主蒸汽焊缝焊接热处理循环曲线图
主要测试设备，需要从现场设备中取测试样品送至PCS厂方做测试。包括温压流仪表、电气动执行器、变频器、气体探测器和闭路电视等设备，主要用于回路测试和相应通讯管理软件的测试；还包括各分控制系统的系统柜和通讯柜和PLC等，主要用于通讯测试和IFAT测试。
3.4 工厂测试中的变更管理（MOC， Management Of Change）
该项目所属的炼化项目以工艺流程划分为众多个EPC子项目，为了协调各EPC子项目的设计一致性。业主委托Leader EPC收集各子EPC工厂测试中发现的共性问题，通过MOC的形式下发给各EPC征求意见，最终形成统一的方案推广到全厂来执行。运用集体力量解决某个问题，往往也同时给EPC带来严重的工期、成本和工作范围的负面影响。在执行过程中，应具备良好的商务嗅觉，尽可能得争取自己的权益。
3.4 测试步骤和完成
PCS工厂测试的步骤和通常的现场调试操作并无二致，都是对各硬件、设备、配线、逻辑、画面等逐一逐项进行测试，区别还是在于更精更细致。
工厂测试完成是以完全关闭测试中发现的缺陷，各方签署书面认证证书作为标志的。然而，在实际项目推进中，往往与工期进度和设计变更纠缠在一起，导致大量缺陷无法关闭，被迫将PCS设备运至现场安装后再进行关闭。
4 结束语
沙特阿美项目作为全球油气行业的高端市场，已经形成了自己的标准体系，其对EPC设计要求非常严格，对工程管理流程管控非常细致，这都在 PCS的工厂测试过程中体现得比较明显。分析PCS工厂测试发生的具体问题，抓住易错漏的设计要点，理顺关键性的设计活动，才能更好的为类似项目执行提供参考，给设计和工程管理工作补阙挂漏。当然，设计中需要考虑的方面众多，本文也只是站在EPC角度阐述切身需求，有待进一步研究完善。
参考文献
[1]. 王忠秋，核电厂安全级数字仪控系统工厂测试策略.核动力工程，第36卷第4期
[2]宋宇宸，一体化装置工厂验收测试（FAT）技术研究.油气天地面工程，2019,38（06）
作者简介
薛利（1970—），男，汉，工程师，主要从事电站设计管理工作。
马豪军（1981—），男，汉，高级工程师，学士，主要从事电厂热控自动化设计工作。