李星
山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛，266100
摘要：超超临界塔式锅炉设计形式独特、新颖，锅炉受热面布置紧凑、管排数量多且密集，集箱进出口散管与炉膛内管排交错布置且管排节距较小。焊口的局部位置无法通过肉眼观察，存在一定的焊接盲区，与传统焊接方式相比,无法进行正常焊接，给焊口焊接带来意想不到的困难。通过对超超临界塔式锅炉受热面特殊位置焊口的镜面焊焊接技术研究，优化安装焊接顺序，采用镜面焊焊接方法。解决了二次再热百万机组塔式锅炉镜面焊接中存在的诸多难题，提高了镜面焊施焊效率，既保证锅炉受热面焊口无损检测合格率，也提高了塔式锅炉受热面管排的安装速度。
关键词：塔式锅炉 受热面 镜面焊接技术 百万机组
引言
镜面焊焊接技术就是焊工利用镜面反射成像的原理，在眼睛无法观察到的焊口位置安放一面镜子，通过镜子成像观察焊接熔池，进而控制焊接过程，完成焊接作业的方法。这就要求焊工必须具备一定的焊接技能水平，通过借助镜面焊焊接的相关工器具，经焊接上岗前的培训练习，熟练掌握镜面焊焊接技术。在超超临界火电机组塔式炉安装焊接过程中，通过焊前准备、选用适当的焊接参数，严格按照镜面焊施焊工序进行焊接作业，注意焊接过程中的不利因素，保证镜面焊焊口质量。同时合理安排锅炉受热面管排安装焊接顺序，不仅可以提高工作效率，而且可以缩短塔式锅炉安装工期，提高塔式锅炉安装焊接速度。
一、镜面焊施焊前要求
在塔式锅炉镜面焊施焊前，需要选用电焊机、专用氩弧焊枪和焊接专用镜子等辅助镜面焊焊接作业，以保证镜面焊施焊过程的顺利进行。选用的电焊机必须具备高频引弧和衰减功能的装置，可以保证稳定引弧和缓慢收弧，以便获得较高高质量的焊缝；由于位置困难和焊接空间狭窄，普通的氩弧焊枪无法满足施焊要求，必须选用可以三百六十度改变焊枪角度的挠性氩弧焊枪，根据现场焊口的具体位置和困难障碍，焊枪角度可以跟随管子的弧度作相应的调整，方便氩弧焊枪有足够的操作空间，以便施焊时控制焊接熔池，避免因弧长过长产生气孔等缺陷；普通镜子在接触高温时容易炸裂，而且不容易固定，不适合在镜面焊过程中使用。但选用不锈钢和高强磁铁组成的焊接专用镜可以满足镜面焊的使用要求，镜子的摆放位置既要方便焊工可以通过镜子的反射观察焊缝熔池的状况，也不能影响氩弧焊焊枪的摆动。同时，通过查阅锅炉管排图纸，结合施工现场实际焊接环境，模拟现场管排添加障碍，制作镜面焊专用练习操作台。经过培训练习，上岗前考试合格才允许进行现场施焊。这样不仅可以了解焊工技能水平，而且可以让焊工熟悉镜面焊焊接技术，掌握镜面焊焊接方法。
二、镜面焊施焊工艺
管件在组对前应将坡口钝边尺寸控制在0.5mm-1mm，并将坡口表面及附近母材（内、外壁）10mm-15mm范围内的油、漆、垢、锈清理干净，直至发出金属光泽。再用专用对口夹具进行对口，保证焊件内壁平齐，错口值不超过相关要求。便于焊工控制焊接速度，降低打底焊接的难度，确保获得熔合良好的根部焊缝。
镜面焊焊口的定位点口焊接与普通焊口的点口焊接位置不同，通常是偏离平焊位置四十五度的两侧进行点口，这样点焊的好处是在氩弧焊打底过程中，视线能够方便地透过平焊位置的对口间隙，观察焊缝熔池状态。镜面焊氩弧焊打底应采用内加焊丝法。此时不需要借助镜面，但要特别注意对口间隙，通常使用焊丝的直径为2.5mm,因此对口间隙必须略大于焊丝直径。以方便焊工在焊接过程中送丝，也可以通过焊缝对口间隙观察熔池和焊缝根部成型，确保焊缝根部熔合良好。氩弧焊打底完成后，表面产生的氧化物要及时清理，同时检查根部焊缝表面与母材的熔合情况，有缺陷及时处理，为焊缝填充焊接做准备。进行焊缝填充层焊接时，应将焊接专用镜子固定牢固，调整好镜面角度。
根据具体的焊接位置和焊缝弧度，将直线状的焊丝进行适当弯曲。填充焊接过程中采取紧贴焊缝连续送丝的焊接方法，防止焊丝与钨极棒相互碰撞，引起夹钨等缺陷。盖面焊接与填充层焊接相似，都需要借助镜子。但在进行盖面焊接时要以两侧坡口为基准线，焊枪轻微摆动，连续送丝，确保焊缝与母材熔合良好，圆滑过渡，焊缝饱满、均匀。
焊缝焊接完成后，焊工要对焊缝表面进行清理，并进行自我检查，发现有缺陷要及时处理。焊缝表面目视检查无任何缺陷后，可以委托检测实验室对焊口进行无损检测作业。
三、镜面焊注意事项
由于镜面焊的特殊性，焊工在培训练习过程中，就要形成逆向思维，练习手、脑的配合，经过充分地培训和不断地练习，使手与脑达到有效的协调，才能基本掌握镜面焊的施焊技巧。焊工在练习镜面焊的过程中，要保证焊口的内在质量和外观质量都能满足施工要求，考试达到100%合格的时候才能上岗作业。因为镜面焊焊口的返修非常困难，没有高的合格率就会影响锅炉受热面管排安装焊接的进度。
镜面焊填充时，通过镜子看到的焊缝是平面图象，镜中焊缝不具有立体感，且弧光与熔池的镜像互相叠加，电弧光过于强烈，要清晰分辨出熔池几乎不可能。因此焊缝的厚度控制较为困难，易发生焊缝偏厚或偏薄的现象，偏厚会造成加焊丝困难，而且容易产生缺陷，层间温度也会偏高。如遇到高合金钢时，也会使焊缝金相组织发生变化，主要体现为晶粒粗大，塑性降低，焊缝冲击韧性降低。另外由于镜面焊焊接是通过镜子的反射来观察熔池，因此相对于正常焊接速度较慢，为便于控制焊接速度和层间温度，焊接电流必须适当降低，降低到正常焊接电流的90％。焊接过程中通过镜子观察熔池，受弧光反射的干扰，氩弧焊枪的钨极棒看不清楚，经常会引起送丝时焊丝与钨极棒碰撞，造成钨极棒尖头形状变形，影响电弧的稳定性，或产生夹钨现象。所以焊接过程中焊丝必须紧贴焊缝，连续送丝，可以减少上述情况的发生。如果焊丝为直线状，在焊接过程中还很容易发生焊丝往镜中的熔池送丝，影响正常的焊接。因此可以将焊丝延焊缝弧度进行适当的弯曲。
镜面焊在最后盖面前，要在最后填充层基本填平坡口的前提下，同时将焊缝两侧的坡口线留下，不得将其熔化掉。在进行焊缝盖面时，可以将坡口线作为最后一道焊缝的基准线，便于控制焊缝的宽窄差，提高焊缝表面成型质量。盖面焊的焊缝比较宽，为了保证焊缝与母材熔合良好，需要焊枪的摆动幅度较大，焊缝熔池向母材侧延伸0.5-1mm的距离，使焊缝的宽度比坡口宽度大1-2mm，并始终保持这一宽度；焊缝的加强高度应呈弧形，两侧低，中间略微高一些，并在焊缝的周向上保持这一高度。焊接过程中，还应注意每层焊缝氧化物和杂质的清理，保证无肉眼可见的焊接缺陷。通过严格执行镜面焊施工工艺，控制焊接工艺参数，最终获得成型良好的焊缝。
四、总结
二次再热塔式锅炉镜面焊焊口数量较多，管排节距较小，位置困难，对焊工镜面焊技能水平要求高。通过镜面焊施焊前的准备，施焊的工艺流程及操作要点注意事项的分析。对镜面焊焊接中遇到的各种问题和困难，提出了合理的建议和有效的解决方法；对超超临界塔式锅炉镜面焊焊接工艺及操作要点有了全面的认识，形成较为成熟的镜面焊施工流程。在塔式锅炉受热面管排安装过程中，合理调整镜面焊焊口的安装顺序，在安装对口、焊接、热处理和金属检测各环节做好协调与配合，可以提高镜面焊施焊效率，缩短塔式锅炉安装工期，保证工程有序进行。因此，将镜面焊焊接技术应用到超超临界塔式锅炉焊接工程中，解决了塔式锅炉受热面管排焊接的关键问题。
参考文献：
［1］张君发 张彬 苗慧霞 二次再热1000MW机组塔式锅炉镜面焊接技术研究与应用[J]. 国网技术学院学报 2017(020)006 48-51
［2］汤顺意 超超临界锅炉受热面管镜面焊接技术[J]. 焊接技术 2010.01 63-65
作者简介：
李星 性别：男 籍贯：山东滕州 毕业院校；山东电力高等专科学校 工作单位：山东电力建设第三工程有限公司 邮箱：964015223@qq.com