本文摘要：摘要锅炉在电站中的主要作用是为火电的建设提供能源支持。目前，电站的电力建设速度越来越快，相应的需要锅炉的功率也越来越大，对锅炉各个方面的要求也越来越高。电站锅炉的水冷壁是锅炉运行中的主要受热面，水冷壁需要长期接受高热的火焰、烟气辐射等，这
摘要锅炉在电站中的主要作用是为火电的建设提供能源支持。目前，电站的电力建设速度越来越快，相应的需要锅炉的功率也越来越大，对锅炉各个方面的要求也越来越高。电站锅炉的水冷壁是锅炉运行中的主要受热面，水冷壁需要长期接受高热的火焰、烟气辐射等，这样才能传递热量。另外，水冷壁内侧主要接受的是高温的水蒸气以及高温的水等，整个水冷壁一直处于“水深火热”的环境中。在这样恶劣的条件下，锅炉水冷壁很容易出现问题。一旦锅炉水冷壁出现问题，会令整个锅炉的运行受到影响，不仅影响工作效率还有可能造成危险，引发安全事故。所以锅炉水冷壁的焊接需要高度重视，以保证锅炉水冷壁的正常工作。本文主要对电站锅炉水冷壁焊接缺陷问题进行了分析，并且提出了一些改进建议，供读者参考。
关键词锅炉水冷壁焊接缺陷预防措施
机械论文投稿刊物：《锅炉技术》专业技术性刊物。反映锅炉技术(电站锅炉和工业锅炉)的科研成果,包括锅炉产品试验成果,运行经验总结,锅炉总体及零部件的设计理论、方法、结果和计算机程序,锅炉制造的新工艺、新技术、新材料,厚壁压力容器的制造工艺和检验等。
1水冷壁出现问题发现
锅炉水冷壁的原理是通过锅炉外界吸收热量传给到锅炉内壁的一个过程。这时，如果锅炉内壁没有通过水的接触带走来自锅炉外壁的强热，那么锅炉的水冷壁就会因为高温而产生损坏。
水冷壁本质上是一个热交换过程。锅炉水通过水冷壁管吸收炉外的辐射热和对流传热过程，如果不能及时从炉膛火焰中吸收和去除炉膛火焰的热传递，会造成管壁过热损坏。因此，造成水冷壁风险的原因可归纳如下：
水循环问题，管道污水堵塞，污水处理不及时，燃烧中心偏差严重;水位问题，缺水导致壁温超标;材料问题，不合格管道材料的可行性使用已不能满足设计和工作的要求;质量检查人员未能及时查明潜在的安全风险，焊接质量、电极使用、外观检测、无损物化检测等都不符合要求，受热面磨损及其侵彻结构失效会造成危险。在电站锅炉安装过程中，必须安装水冷壁。在建筑工地，现场组装水冷壁也是安装的重点。因此，为了保证水冷壁的安全运行，保证现场焊接的顺利进行，现场对质量和质量的及时监测特别重要或者安排质量检验员对现场进行检测。
由此可见，锅炉水冷壁出现问题的原因有很多，所以需要对锅炉水冷壁焊接缺陷问题高度重视，保证焊接过程中的质量达标，质检严格。这样可以有效的保证锅炉水冷壁的正常使用，减少工作中的危险发生。
2水冷壁焊接缺陷的原因分析
焊接缺陷对锅炉压力容器安全的影响主要表现在以下三个方面：
第一，由于焊接缺陷的存在，焊接线的轴承截面面积减小，静态抗拉强度降低;
第二，由于缺口的存在，缺口尖端会产生应力集中和脆性，容易产生裂纹和扩展;
第三，缺陷可能产生对设备密封性能的影响。
电站锅炉水冷壁部件一般选用满足性能要求的低合金钢，采用GTAW或GTAWSMAW完成焊接。根据水冷壁的焊接特性和射线胶片的观测，发现主要焊接缺陷是孔隙度、未熔合和裂纹。对于体积缺陷，一般S射线无损检测可以清楚地反映缺陷的形状和尺寸，其他检测方法的检测效果不如X射线的检测效果好。
超声波和射线照相技术通常用于无损检测(NDT)中的表面缺陷。超声波检测的检出率比X射线检测的检出率高，但在壁管检测中，超声波检测直观显示能力明显不如X射线检测的显示能力，在这种情况下超声波检测不如X射线检测好。
超声波检测技术对于水冷壁，磁粉检测具有较强的裂纹检测能力，但它影响了磁粉检测在探测空间和物体表面状态时的效果，使检验员容易疲劳，光线不好时，容易漏检。由于磁路较弱，容易漏掉翼板和管壁的位置。超声波检测是一种很难检测到与焊缝方向垂直的裂纹的方法。也难以检测垂直于焊接方向的裂纹。由于水墙管件的规格和形状位置有限，超声波检测的操作范围很小。
因此，在检测水冷壁焊缝裂纹缺陷时，必须选择X射线检测，以保证缺陷的检出率。当采用无线电波时，检测厚壁管的宽度将受到限制，必要时应补充超声波检测和渗透试验。
(1)气孔
孔隙的形成是一种体积缺陷，受孔隙形成的影响，还有技术和冶金因素。其对焊缝强度的影响主要是降低应力段，离子和深孔(针孔)有时会破坏焊缝的密封性能。
水冷壁的小直径焊接接头具有启动点温度低、冷却速度快的优点。因为快速的焊接速度，电弧的闭合点热量相对较小，并且冷却速率也更快。熔池金属的粘度急剧增加，极大地降低了气泡的浮动速度和气泡的流速，在熔池中的焊接被留在后面形成孔。除了在冶金过程中产生的气体外，涂层的保护效果很差，很容易将气体混合到焊缝中。
根据非破坏性试验的实施标准和验收标准，应避免大孔隙、深孔和致密孔隙。为了防止AI的发生，R孔、ATTEN应满足以下两个方面：
1)当焊接工艺满足要求时，GTAW焊接气孔的产生与气体保护和管道的表面状态有关，与焊接过程有关。对焊工的技能水平和质量意识有很高的要求。因此，必须加强管道管件的现场操作、风幕、防雨措施和表面清洗。
2)除了管道的工艺和表面状态的影响外，在表面产生气孔往往是由于电弧闭合产生的。因此，焊工应加强对电极输送、引弧和弧焊操作的培训。
(2)未熔合
未熔合是一种区域缺陷，主要受工艺因素和坡口表面状态的影响。凹槽的未熔合和根部的未熔合将减小截面面积，其承载力和应力集中仅次于裂缝。电站锅炉一般采用膜式水冷壁，由翅片管组焊接而成。在安装和施工中，它通常是整片预制而成，然后运至现场焊接组装。通过射线照相检测，组装焊缝的首次合格率相对较高，但是还是发现存在少部分的未熔合缺陷。由于薄膜水冷壁两根单管之间的间隙很小，阻碍了焊机的焊接操作，容易在引弧和电弧CL中产生未熔合缺陷。因此，在现场使用水冷壁组时，应注意对焊接接头进行矫正，并进行外观检查和焊接，按顺序执行合理操作。同时，为了避免由于两管间隙小而产生的焊接缺陷，焊接时采用细钨电极，由两位焊工同时施焊，其中一个焊工负责焊丝的填充，能有效地减少未熔合的发生。
(3)裂纹
断裂也是一个区域缺陷，主要受工艺因素和工作条件的影响，会显著地减小轴承的横截面积，并且，裂纹端是形成尖锐的、缺口的、应力集中的、易于膨胀的、易于损坏的焊接缺陷的最有害部分之一，导致焊接接头的任何部位可能出现裂纹。
焊接硬化性大，冷裂纹大。产生焊接裂纹有很多原因，因此，当产生裂纹时，要考虑焊接工艺或焊接材料是否使用正确，笔者认为，裂纹产生的最主要原因是焊接力的影响。薄膜中裂纹的位置基本上垂直于焊缝，因此可以分析，电弧不是产生裂纹的原因，而是双重压力使其产生横向裂缝。因此，笔者认为，在合理选择工艺和焊接材料的前提下，结合实际安装现场，可以防止裂纹的发生。除此之外还应做好以下两方面的工作：焊工不应在疲劳状态下焊接，应加强带钢、引弧、闭路训练，如发现有弧坑裂纹，应进行抛光和重新焊接;尽量避免强制对齐和强对准，以使密封焊缝处于强预应力状态。
3几种水冷壁焊接缺陷以及预防措施
(1)水冷壁焊接气孔
水冷壁焊接过程中水冷壁焊接出现的气孔主要是工艺和冶金方面的问题，这种缺陷是一种体积上的缺陷。水冷壁上如果有一些较深的气孔，那么在焊接时就会减少焊接的面积，焊缝的致密性就会变差。在水冷壁小口径的焊口中，由于起弧点的温度低、冷却迅速，并且坡口小，焊接迅速，收弧点的热量输入就会减小，冷却迅速。这时，熔池金属在变硬，气泡上浮的速度越来越慢，在焊接时容易出现气泡。除此之外，在焊接过程中外界混入气体也会导致气孔的产生。防止焊接气孔的缺陷产生可以从两个方面入手。第一，提高焊工的焊接技术水平。加强焊接收弧、引弧的操作训练，对焊接运条的技术操作也要加强训练;第二，为了防止焊接过程中混入气体产生气泡，在进行焊接时要做好挡风、防雨等工作。在焊接之前还要清理焊接表面，保证焊接面清洁干净。
(2)焊接未熔合
焊接未熔合也是一种常见的焊接缺陷，这种缺陷是面积缺陷。未熔合分为坡口未熔合和根部未熔合两种情况，不管是哪种情况都会导致锅炉水冷壁使用时出现问题。焊接未熔合会导致应力集中，对承载截面来说减少了承载截面的面积。焊接未熔合主要有三个原因：第一，水冷壁管之间的缝隙比较小，在焊接时会对操作造成影响。这时，焊接未熔合主要发生在收弧以及起弧的位置。第二，水冷壁管变形也是导致焊接出现未熔合的一个主要原因。由于厂家供应的管口与交界口不匹配，这时强行进行焊接工作很容易出现焊接未熔合的缺陷发生。第三，检查不仔细也会导致焊接未熔合的现象发生。在进行焊接时，焊接口有一些类似于氧化皮等杂质也会造成焊接未熔合。为了解决焊接未熔合的缺陷，在进行焊接工作时首先要对焊接口进行仔细检查，防止外界干扰因素导致焊接未熔合;其次在采用GTAW焊接时，为了避免空间过小影响焊接质量，可以用极细钨丝来进行焊接，并且在焊接时一名工人进行焊丝的填送工作，另一名工人进行焊接工作，这样可以有效减少焊接未熔合的发生。
(3)焊接裂纹
焊接裂纹是水冷壁焊接缺陷中最严重的一种，这种缺陷也是面积型缺陷。焊接裂纹的出现主要受焊接工艺和焊接条件的影响。裂纹的出现会导致应力高度集中，这时会出现尖锐的缺口，导致水冷壁管受力不均匀。防止焊接裂纹的出现要从两个方面入手，第一，对焊工的要求要高。焊工要在工作状态良好的情况下进行焊接工作，并且要熟练的掌握收弧、引弧等基础的焊接操作。一旦发现焊接过程中有弧坑裂纹出现，那么应该停止焊接，将焊接的部分清洁掉重新进行焊接。第二，一些对口不吻合的水冷壁管在焊接时不要强制对口，尽量选择合适的水冷壁管来进行焊接工作。
4减少锅炉水冷壁焊接缺陷的建议
减少锅炉水冷壁焊接缺陷可以从以下几个方面入手：第一，加强水冷壁焊接工作的质检工作，保证焊接的质量过关，焊接工艺运用得当以及焊接材料的选择合理。第二，构建一个良好的焊接环境。在焊接时做好防风、防雨等工作，保证焊接的环境良好，焊工能排除外界影响来进行焊接工作。第三，做好无损检测工作。在进行无损检测工作时，可以采用多种检测方式，以及时发现焊接缺陷问题并且进行及时改进。做好以上几点能有效的防止焊接缺陷的产生，从而提高锅炉水冷壁焊接的质量，同时应加强理化检验，确保水冷壁基础金属和焊缝材料符合要求，保证现场焊接材料的正确使用。保证良好的现场焊接环境，如挡风玻璃、防雨设施、焊接电源配置、焊接人员配置等。采用合理的焊接工艺，减少焊接工艺不当造成的影响。做好外观检查，严格禁止焊缝宽度和残余高度超标，去除表面因磨削而产生的坑，对划痕及时采取补救措施，同时校核纠正焊接缺陷造成的误差，以便及时更新或更换管道，保证锅炉安全运行。
5总结
总的来说，电站锅炉水冷壁焊接缺陷的产生是可以预防的。合理安排锅炉水冷壁焊接工作的各个环节，根据焊接中的几种缺陷进行分析研究，可以有效地完成锅炉水冷壁焊接缺陷的解决工作。水冷壁焊接口直径小、槽径小，电弧点温度低，收弧点输入热量小，冷却速度快;熔池中的气体不易溢出形成空气孔;现场作业要注意防风、防雨、管件表面清洁;加强焊工技术培训以及焊接的弧线启动和弧线闭合训练。
电站的正常工作需要锅炉的正常运转，锅炉水冷壁又是整个锅炉正常运行的关键所在，所以做好锅炉水冷壁安全运行工作十分重要。关于锅炉水冷壁焊接缺陷产生及预防措施还需要更多的专业人士进行探讨，未来锅炉水冷壁焊接缺陷的解决措施必定会越来越合理。
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