有障礙三通預(yù)熱工藝的研發(fā)

1、 有障礙三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研發(fā) 單 位 名 稱：中國能源建設(shè)集團黑龍江省火電第一工程有限公司 QC小組名稱：伊春項目部焊接QC小組目 錄一、小組概況1二、課題選擇2三、設(shè)定課題目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析2四、提出各種方案并確定最佳方案4五、制定對策8六、按對策實施9七、效果檢查10八、標(biāo)準(zhǔn)化11九、活動總結(jié)及下一步打算12有障礙三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研發(fā) 一、 小組概況華電能源伊春發(fā)電廠“上大壓小”建設(shè)2×350MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組工程2#鍋爐。本鍋爐分隔屏過熱器至高溫過熱器連接管材質(zhì)為SA-335P91，規(guī)格為457mm×75mm共有16道焊口,其中三有障礙三通就有3個

2、，由于過熱器集箱上的管座預(yù)留長度過短，原有的熱處理施工方法已不適應(yīng)，面對施工現(xiàn)場實際情況，成立QC小組，選擇“有障礙三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研發(fā)”作為小組活動的課題。1.1小組簡介 制表：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日小組名稱伊春項目部焊接QC小組成立時間2014年05月20日小組注冊號 YC2014-1課題名稱有障礙三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研發(fā)課題注冊號 YC2014-1-1課題類型創(chuàng)新型成員人數(shù)5人活動時間2014年6月 2014年11月活動次數(shù)8次出勤率98發(fā)言率100平均接受TQC教育時間人均18學(xué)時序號成員姓名小組職務(wù)文化程度職 務(wù)小組分工1劉衛(wèi)哲組 長大專工程師組織策劃、

3、分析、實施2徐樂勝顧問本科工程師（項目副總）方案指導(dǎo)、審查3郭亞林副組長高中熱處理工分析實施、記錄、策劃4馬廣龍組 員高中熱處理工分析實施、記錄5李明清組 員高中質(zhì)檢安全員對策實施 制表：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日 1.2 QC活動實施計劃 階段活動計劃日期活動內(nèi)容參加人P階段2014.6.20-6.30小組成立、選擇課題，現(xiàn)狀調(diào)查小組全體2014.7.01-7.02設(shè)定目標(biāo)、目標(biāo)可行分析、制定實施計劃小組全體2014.7.03-7.10提出方案并確定最佳方案小組全體2014.7.11-7.16制定對策小組全體D階段2014.7.17-7.19對策實施小組全體C階段2014.7.20

4、7.28效果檢查小組全體A階段2014.8.0110.15標(biāo)準(zhǔn)化、體會與今后設(shè)想小組全體 制表：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日二、選擇課題2.1選擇課題本鍋爐有障礙三通是大厚壁異形構(gòu)件，過熱器集箱上的管座預(yù)留長度過短，安裝焊口距離廠家焊口僅65mm，且原管座焊縫為斜坡過渡。因此，安裝焊口的焊前預(yù)熱采用通常的焊前預(yù)熱的工藝極易造成應(yīng)力集中，給今后電廠的運行埋下了安全隱患。其它現(xiàn)場按老工藝方法對有障礙三通焊前預(yù)熱時發(fā)生過三通焊口焊接后產(chǎn)生再熱裂紋的現(xiàn)象。對工程存在重大安全隱患。為獲得良好的焊接質(zhì)量，在熱處理過程中必須考慮構(gòu)件整體受熱的均勻性，防止熱處理后產(chǎn)生溫差附加應(yīng)力。必須研發(fā)適用大徑厚壁

5、P91材質(zhì)三通管的焊前預(yù)熱的工藝方案，成為我項目及工地急需解決的重要技術(shù)難題。因此小組選擇“異形三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研發(fā)”作為小組活動的課題，開展QC活動。三、設(shè)定課題目標(biāo)3.1 目標(biāo)設(shè)定針對傳統(tǒng)熱處理工藝方法對有障礙三通的焊前預(yù)熱的結(jié)果不能完全達到本工程的實際要求，并針對焊口及母材不能得到理想的硬度值這兩個問題，我們小組確定課題目標(biāo)：完全達到火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程DL/T819-2010及火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程DL/T869-2012的要求。使有障礙三通焊口及母材的硬度值在標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)。具體范圍：母材為190HBW-240HBW之間焊縫為190HBW-260HBW之間QC小組就

6、目前預(yù)計的難點進行了現(xiàn)場的實地考察調(diào)研，對現(xiàn)場條件、設(shè)備條件及加熱器的選擇進行了進一步確認(rèn)，而根據(jù)現(xiàn)有條件的實地策劃，其中焊前預(yù)熱就成為了關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而熱處理完成后，有障礙三通焊口與母材得到規(guī)程所允許的硬度值也是關(guān)鍵所在。3.2 目標(biāo)可行性分析3.2.1 基本要素可行性分析目標(biāo)可行性分析目 標(biāo) 可 行優(yōu) 勢現(xiàn)場施工及氣候環(huán)境難度大各項指標(biāo)不容易達到最佳方案指標(biāo)小組成員均為專業(yè)熱處理技術(shù)及操作人員，具有較高的技術(shù)水平，現(xiàn)場施工經(jīng)驗豐富，團隊綜合實力較強，技能要求有保障。項目部對有障礙三通焊口焊前預(yù)熱方案的技術(shù)攻關(guān)高度重視，大力提倡以創(chuàng)新技術(shù)措施解決施工難題。該項目響應(yīng)業(yè)主及項目部號召，以技術(shù)和管理

7、一流，以產(chǎn)品和服務(wù)一流，建標(biāo)桿電廠創(chuàng)國優(yōu)金獎，引領(lǐng)同類型火電機組進入世界領(lǐng)先水平為目標(biāo)。難 點圖3-1基本要素可行性分析圖 制圖：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日 在具備以上基本條件基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)建QC活動小組來達到預(yù)選課題目標(biāo)是可以實現(xiàn)的。3.2.2 理論依據(jù)可行性分析小組運用頭腦風(fēng)暴法針對有障礙三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研發(fā)提出多種可行性對比：表3-1 有障礙三通焊口熱處理工藝方法的研究可行性分析表創(chuàng)新方向分 析突破環(huán)節(jié)利弊是否可行預(yù)熱通過多種加熱器的配合，達到最好的預(yù)熱效果按傳統(tǒng)綁扎方法，對焊口進行預(yù)熱使用加熱器的數(shù)量少產(chǎn)生了較大的溫度梯度不可行通過分區(qū)加熱，使用不同款加熱器進行加熱

8、 整個三通接頭和母材區(qū)域均可以得到均勻的溫度場，應(yīng)力較小使用加熱器的數(shù)量和種類增加，成本增加 可行提升人員工藝技能加熱器的綁扎屬常規(guī)作業(yè)，人員技能或方式影響較小 保證加熱器與母材的緊密度對作業(yè)人員進行培訓(xùn)，把細(xì)節(jié)做到最好/可行 制表：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日確定研究方向：通過以上可行性分析表可知：有障礙三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研發(fā)方向主要確定為多款加熱器配合分區(qū)焊前預(yù)熱。四、提出各種方案并確定最佳方案4.1 提出方案方案一：焊前預(yù)熱工藝選擇。由于集箱上的管座預(yù)留長度過小，安裝焊口離廠家焊口僅65mm(安裝焊口為水平固定5G),且原管座焊縫為斜坡過渡。因此，管座側(cè)的預(yù)熱只能采用繩狀

9、遠(yuǎn)紅外陶瓷電阻加熱器（以下簡稱繩型加熱器），支管側(cè)的預(yù)熱可使用履帶式加熱器。通過實驗發(fā)現(xiàn)，方案1(即傳統(tǒng)或者說通常規(guī)程規(guī)定的包扎方式)的加熱條件下，產(chǎn)生了較大的溫度梯度，如圖4-1-1 所示。由圖4-1-2 可知，三通的特殊結(jié)構(gòu)(壁厚由65 mm 突變至103 mm)使得方案1 的加熱條件下， 在A、B 兩區(qū)的預(yù)熱溫度基本可以滿足，但是C、D、E 三個區(qū)域的溫度下降太大，使三通的管座接頭與母管之間產(chǎn)生較大的應(yīng)力，對淬硬傾向大的SA335- P91 鋼部件的危害極大。 制圖：劉衛(wèi)哲 日期：2014.11.20方案二：(1)設(shè)備：360 kW智能溫控儀, 12 路輸出、每路30 kW, 控溫范圍0

10、1100。氬弧焊打底時預(yù)熱溫度為100-150, 手工電弧焊填充、蓋面預(yù)熱溫度為250。(2)加熱區(qū)共分A、B、C、D、E 五個區(qū)域。(3)由于安裝焊口為水平固定, 為保證管道獲得均勻的上下溫度, 除了B 區(qū)用繩狀加熱器外, 其他每個區(qū)域按圖布置上下兩塊加熱器, 并安裝上下兩個測溫點(正12 點和正6 點位置), 即圖4-1-4 方案2 測溫點T1(T2)、T4(T5)、T6(T8)、T7(T9)。(4)在支管和母管上按圖4-1-2 布置3 個監(jiān)控點: T10、T11、T12。該三個監(jiān)控點的意義在于測知監(jiān)控區(qū)域內(nèi)外壁的溫度均勻。在厚壁管的加熱過程中, 受熱傳導(dǎo)熱需要時間的影響, 內(nèi)外壁需要到達

11、溫度均勻除延長恒溫時間外, 可在受控區(qū)域溫控點的 2.5!rt 的距離設(shè)置一個監(jiān)控點, 當(dāng)該點溫度達到受控區(qū)域預(yù)設(shè)溫度的0.5 倍時, 受控區(qū)域的溫度趨于均勻、加熱完成。因此, T10點與T1 點溫度關(guān)系為: T10=T1×0.5, 同理T11=T6×0.5,T12=T7×0.5。(5)B、C、D、E 區(qū)最低控制溫度為220 , T11 和T12最少為110 ;A區(qū)控制溫度250 , T10 最少為125 。(6)A、B、C、D、E 共五個區(qū)域需用智能熱處理設(shè)備9 路控制(T1T9), 每塊加熱器都有一路單獨控溫,控制測溫點9 點、監(jiān)控點3 點。在方案2 的加熱條

12、件下，整個三通接頭和母材區(qū)域均可以得到均勻的溫度場(見圖5-1-3)，應(yīng)力較小。 制圖：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日方案三：使用原始手動控制加熱溫度，通過現(xiàn)場測量、溫控柜顯示及現(xiàn)場經(jīng)驗進行溫度控制，由于手動預(yù)熱不能減緩焊后的冷卻速度，不利于焊縫金屬中擴散氫的逸出，不能避免產(chǎn)生氫致裂紋。同時也減少焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性。不能均勻地局部預(yù)熱或整體預(yù)熱，可能增加焊接區(qū)域被焊工件之間的溫度差，這樣，一方面提高了焊接應(yīng)力，另一方面，提高了焊接應(yīng)變速率，不利于避免產(chǎn)生焊接裂紋。見圖4-1-5、圖4-1-6. 制圖：劉衛(wèi)哲 日期：2014.11.204.2 評估分析方案并確

13、定最佳方案 在整個三通接頭焊接和熱處理的工藝中是最主要的是應(yīng)力的控制。因此，優(yōu)先選擇預(yù)熱方案二。結(jié)合上文的分析，小組成員按如下權(quán)重比例對三種方案進行評估分析：方 案小組項目評 價 值綜合得分是否采用劉衛(wèi)哲郭亞林馬廣龍李明清徐樂勝方案一安全性33可行性預(yù)期目標(biāo)方案二安全性63可行性預(yù)期目標(biāo)方案三安全性32可行性預(yù)期目標(biāo)權(quán)值分： 5 3 2制表：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日通過對有障礙三通焊口焊前預(yù)熱工藝方法的研究的分析比較，小組人員集思廣益，在安全性、可行性和預(yù)期目標(biāo)等方面三個方案進行打分，QC小組最終確定選取方案二：作為最佳方案。4.3 要因分析確認(rèn) 針對方案二各種影響因素方案實施與預(yù)

14、 熱方案有誤差工器具、材料 不符合要求工藝方法和 工藝措施有誤 預(yù)熱方案及安全交底不詳細(xì)針對方案二，可能影響有障礙三通焊口焊前預(yù)熱的原因進行了分析和討論，分析出各種可能因素。根據(jù)討論分析,作親和圖如下:加熱速率恒溫時間不準(zhǔn)確測溫方法加熱措施與實際有誤多款加熱器配合預(yù)熱交底不詳細(xì)熱處理施工現(xiàn)場未搭設(shè)防雨棚保溫棉包扎不規(guī)范整個構(gòu)件受熱的均勻性不好儀表溫度與實測溫度有差距熱電偶布置不準(zhǔn)確熱處理加熱器綁扎不準(zhǔn)確溫控柜儀器儀表、熱電偶未經(jīng)檢測使用 制圖：劉衛(wèi)哲 日期：2014年9月20日- 14 -五、制定對策6.1 制定對策表 小組根據(jù)確定的最佳方案，根據(jù)要因制定對策，并分解成相應(yīng)的步驟，制定對應(yīng)的實

15、施對策，以便正確的組織實施，具體項目如下：序號要 因?qū)?策目 標(biāo)措 施實施人負(fù)責(zé)人完成時間一預(yù)熱方案及安全交底不詳細(xì)深化方案編制，召開交底會，明確重點部位施工方法。所有操作人員清楚自己的工作職責(zé)，為有障礙三通焊口焊前預(yù)熱順利實施提供有利保證。明確焊口焊前預(yù)熱要求，以及采用的工藝措施；進行詳細(xì)技術(shù)交底；明確施工順序和注意事項；郭亞林劉衛(wèi)哲6.18二方案實施與預(yù)熱方案有誤差針對該方案之前提出的不足進行優(yōu)化，滿足現(xiàn)場焊前預(yù)熱的要求。結(jié)合現(xiàn)場實際焊件的情況，編制適合于本部位、規(guī)格、材質(zhì)的焊前預(yù)熱方案。通過準(zhǔn)確計算，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況和環(huán)境溫度，把預(yù)熱溫度定為規(guī)程規(guī)定的上限，層間溫度不超過250。熱處理

16、施工現(xiàn)場要搭設(shè)防雨棚，拉好安全繩、懸掛警示牌 。保證施工及人員安全。郭亞林劉衛(wèi)哲6.19三熱處理工器具、材料不符合要求使用新加熱器，對每支熱電偶進行校驗，保證保溫材料的寬度和厚度，對熱處理溫控柜進行仔細(xì)檢查。確定加熱器的數(shù)量滿足布置方案的要求，熱電偶的直徑和長度應(yīng)根據(jù)焊件的大小、加熱寬度、固定方法選用。加熱設(shè)備與其他連接工具保證熱處理正常工作。使用顯示裝置有冷端溫度自動補償裝置的360KW溫控柜，使用新的KCR-VV2×2×1.5補償導(dǎo)線，保證控溫精度在±5以內(nèi)。 馬廣龍劉衛(wèi)哲6.21對每片加熱器進行檢查，加熱器的耐壓性能應(yīng)在2000V交流電壓下1min無擊穿，計

17、算功率與額定功率誤差應(yīng)不大于5%。馬廣龍劉衛(wèi)哲6.21檢查熱處理電纜外皮是否有裸露，掉皮或開裂。李明清劉衛(wèi)哲6.21選用合格的熱電偶，熱電偶要使用經(jīng)過檢測計量的，并能保證數(shù)量的需求電加熱時，用繩狀、履帶式加熱器綁扎焊口，空出焊縫部位。馬廣龍劉衛(wèi)哲6.21四工藝方法和工藝措施有誤嚴(yán)格按熱處理作業(yè)指導(dǎo)書及現(xiàn)場預(yù)熱施工方案執(zhí)行，提高人員意識和主觀能動作用。多款加熱器配合分區(qū)焊前預(yù)熱，滿足所設(shè)目標(biāo)值。焊前預(yù)熱要保證整個構(gòu)件受熱的均勻性。多款加熱器相互配合，利用紅外線測溫儀實測現(xiàn)場實際溫度與熱處理溫控柜儀表溫度相對比，選出最理想的配合方案，解決焊接人員與熱處理人員的溝通盲區(qū)。通過配備對講機，相互可以溝通

18、。郭亞林劉衛(wèi)哲6.22 制表：劉衛(wèi)哲 日期：2014年11月20日六、對策實施實施一：深化方案編制，召開技術(shù)交底會，明確預(yù)熱施工方法。 本工程有障礙三通焊口預(yù)熱方案，通過技術(shù)交底，詳細(xì)說明施工要求和方法，特別是焊前預(yù)熱時的工序和方法，以及需要達到的要求，必須嚴(yán)格根據(jù)交底要求施工。并保證焊前預(yù)熱的質(zhì)量，同時明確操作分工，讓每位人員都做到明確自己的職責(zé)。 結(jié)果：項目總工、工程質(zhì)量部、安保項目部聯(lián)合多次對有障礙三通焊接進行現(xiàn)場檢查，符合方案和技術(shù)交底要求。實施二：針對該方案之前提出的不足進行優(yōu)化，滿足現(xiàn)場焊前預(yù)熱的要求 為了保證有障礙三通焊件整體受熱的均勻性，根據(jù)現(xiàn)場實際條件，結(jié)合現(xiàn)場實際焊件的情況

19、，編制適合于本部位、規(guī)格、材質(zhì)的焊前預(yù)熱方案 ，選擇與預(yù)熱方案相匹配的加熱器與經(jīng)檢測的熱電偶，按焊前預(yù)熱方案嚴(yán)格實施。 對參與有障礙三通焊口預(yù)熱處理的參與人員進行三次動員和安全交底，引起所有參與人員的重視，增加操作知識，增強每個人的主觀能動性。詳細(xì)說明注意重點安全要點。項目與監(jiān)理單位派人跟蹤檢查，并對首支焊口進行旁站；結(jié)果：使用的設(shè)備和材料均符合方案和規(guī)范要求，有障礙三通焊口焊前預(yù)熱方案項目已審批。 焊前預(yù)熱方案，滿足焊前預(yù)熱的現(xiàn)場和規(guī)程要求。實施3：使用經(jīng)檢查的熱處理溫控柜，選擇新加熱器，對每支熱電偶進行校驗，保證保溫材料的寬度和厚度，對熱處理溫控柜進行仔細(xì)檢查。使用ZDW-B360KW全自

20、動電腦熱處理溫控柜，請項目熱工調(diào)試人員，對每支熱電偶和溫控柜上的每支儀表進行復(fù)檢，以保證其性能和精準(zhǔn)程度。熱電偶要使用經(jīng)過檢測計量的，并能保證數(shù)量的需求。使用新的KCR-VV2×2×1.5補償導(dǎo)線，保證控溫精度在±5以內(nèi)。選擇加熱器、熱電偶及保溫棉：具體規(guī)格及材料見表6-1表6-1 加熱器、熱電偶具體參數(shù)加熱區(qū)部件名稱規(guī)格加熱器功率數(shù)量A區(qū)履帶式加熱器457mm×250mm20kW2塊B區(qū)繩狀加熱器8m16kW1條C區(qū)履帶式加熱器717mm×380mm28kW2塊D、E區(qū)履帶式加熱器827mm×260mm28kW4塊WRNK-131防

21、水型鎧裝熱電偶4×75012支硅酸鋁針織毯50mm3卷結(jié)果：現(xiàn)場使用的機器設(shè)備、加熱器、熱電偶、補償導(dǎo)線及保溫棉等完全滿足工藝要求，為達到有障礙三通焊口預(yù)熱方案的實際要求奠定了良好的基礎(chǔ)。實施4：嚴(yán)格按熱處理作業(yè)指導(dǎo)書及現(xiàn)場預(yù)熱施工方案執(zhí)行，提高人員意識和主觀能動性，具體實施方案如下：1. 確定加熱器及測溫點的布置：加熱區(qū)共分A、B、C、D、E五個區(qū)域。（見圖4-1-4）由于安裝焊口為水平固定，為保證管道獲得均勻的上下溫度，除B區(qū)用繩狀加熱器外，其他每個區(qū)域布置上下兩塊加熱器，并安裝上下兩個測溫點（正12點和正6點位置）即圖2方案2測溫點T1(T2)、T4(T5)、T6(T8）。2. 確定控溫區(qū)域的最低控制溫度：A區(qū)控制溫度250, T10 最少為125。B、C、D、E 區(qū)最低控制溫度為220, T11 和T12最少為110。3.確定熱處理設(shè)備控制路數(shù)