电厂管道带压焊接堵漏操作方法.docx

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电厂管道带压焊接堵漏操作方法

电厂管道带压焊接堵漏操作方法

摘要：

在电力工业生产中，容器和管道必不可少，其在生产过程中由于种种原因会产生泄漏，如按常规方法进行处理会使生产过程中断，为减小对生产过程的影响，采用适当的焊接方法实现在生产过程不间断的情况下对带压管道进行堵漏。

关键词：

压力管道；焊接；密封

前言

在生产运行中，压力容器和压力管一旦发生泄漏，很难在动态条件下进行补焊。

这是由于：

一是熔融的金属在没有冷却之前，有可能被喷出的泄漏介质喷跑；二是泄漏介质本身有可能威胁施工人的人身安全，尤其是易燃易爆高温高压的泄漏介质，更难在动态状况下进行补焊。

我厂在机组运行中，多次进行了在运机组设备的带压堵漏，现结合实际情况，从带压堵漏条件、常规方法进行论述，最后重点对可焊裂纹堵漏进行祥细的讨论。

一、带压焊接堵漏时母材的条件

带压焊接时,母材必须有足够的厚度。

因为存在漏点,母材金属不连续,散热能力降低,所以在焊接电弧的作用下,漏点边缘的金属温度极高,而散热的速度慢,使漏点边缘的金属很快熔化,只有足够厚的母材才可防止边缘熔化的金属在迅速凝固之前被吹掉。

同时,由于高温下母材强度降低,足够厚的母材才不会被内部有压介质破坏,所以带压堵漏一般要求母材厚度在4mm以上。

如果母材厚度不够,可以在母材漏点周围由外及里一圈一圈地堆焊,逐渐向漏点靠近,逐步增加漏点周围母材的厚度,以增加母材的强度和导热能力,或者通过加装阀门来满足焊接的要求。

二、带压焊接堵漏的常用方法

1、短管引压焊接堵漏

泄漏缺陷中较多一类情况是管道的压力表、排放导淋管及其他引出管根部断裂或焊缝出现的砂眼、裂缝所造成的泄漏，这种泄漏状态往往表现为介质向外直喷，垂直方向喷射压力较大而水平方向相应较小。

根据这个特点，可在原来的断管外加焊一段直径稍大的短管，再在焊接好的短管上装上阀门，以达到切断泄漏的目的。

短管上应事先焊好以断管的根部连接主管道外径为贴合面的马鞍形加强圈，以使焊接引压管更为可靠和容易。

阀门以闸板阀为最理想，便于更好引压。

这种方法处理时间短、操作简单，可适用于中、高压管道的泄漏故障。

2、螺母焊接堵漏

对一些压力较低、泄漏点较小的管道因点腐蚀造成泄漏的部位，可采用螺母焊接堵漏的方法，即在管道表面漏点处焊上规格合适的螺母，然后拧上螺栓，最后再焊死，达到堵漏的目的。

这种方法用料简单、影响面小。

3、挤压焊接堵漏

对于那些易燃、易爆介质，现场不能动焊，如果泄漏量不大，内部介质力不高，泄漏处管道又具有一定壁厚的情况，用挤压堵漏的方法。

用铜质防焊榔头、凿子，将漏点周围金属材料锤打，挤进漏缝，用冲击力使管材金属塑性变形，以达到堵漏的目的。

如挤压后再辅以粘接、堆焊，其效果就更佳。

这种方法较为实用。

4、阀门堵漏

对于尺寸较大的或母材较薄的漏点（一般母材壁厚小于4mm）,不能直接在缺陷处堵漏,可利用阀门堵漏。

首先,打开阀门,把阀门进口端置于漏点周围,使介质全部或大部分从阀门出口喷出。

该情况下焊接阀门进口与漏点周围母材之间的焊缝比较顺利,焊好后把阀门关死,从而把漏点堵上。

对于工作压力不大以及检修时压力介质喷出的冲击力也不大的情况,阀门可用法兰加盲板代替。

该方法可用于任何位置的漏点补焊,因为把阀门进口端加工成适合漏点周围母材状况的形状不困难,焊接时也不会出现什么问题。

5、直接焊接堵漏

对于有些泄漏量不大，压力较低，管道有一定的金属厚度或位置又不容许加辅助手段的泄漏点，可采用直接焊接的方法，它主要是通过与挤压法交替使用，边堆焊、边挤压，逐渐缩小漏点，最终达到堵漏的目的。

三、可焊设备、管道上出现裂纹带压焊接堵漏

基本原理：

利用焊接过程中焊缝和焊缝附近的受热金属均爱到较大热应力作用的规律，使泄漏裂纹在低温区金属的压应力作用下产生局部收严，在收严的小范围内是无泄漏的，补焊过程中只焊巳收严不存在泄漏介质的部分，并且采取收严一段补焊一段，补焊一段又会收严一段，这样反复进行，直到全部焊合无泄漏为止。

1、操作技术

在有大量泄漏介质喷出的情况下，采用带压焊接密封技术进行补焊作业的难点在于：

焊接电弧的吹力远远小于泄漏介质的喷出压力。

补焊时，电弧一接触到高压喷出的介质流，焊条的金属熔滴及熔池内的液态金属就会被吹跑，从而使电弧不能连续，稳定地燃烧，补焊难以达到目的。

如果熔池金属喷出过量，还会使泄漏区域扩大。

因此，带压焊接堵漏一定要在无泄漏介质干扰的情况下进行。

采用分段逆向施焊方法的目的就是使补焊的过程始终处于无泄漏状态，这样就能有效地使焊接电弧避开从裂纹喷出的泄漏介质。

因此，在补焊收和那一段，应当认真观察裂纹的收严情况，确认下一步补焊的长度。

继续补焊时，应严格控制焊接电弧与熔池的长度，确保焊接电弧与熔池始终处在裂纹收的范围之内。

若操作技术不太熟练或收严的裂纹长度不能准确判断，补焊过程应将焊接电弧与熔池控制在巳收严裂纹长度的二分之一范围之内。

图1是分段逆向焊接过程图，在焊缝横向压缩应力作用下，前端的局部裂纹收严一段补焊一段，再收严一段，再补焊一段，这样把一条裂纹分成若干小段，分次进行。

2、带压焊接堵漏的操作方法

2.1对巳收严的那一段裂纹补焊时,宜采用接触法引弧，并且引弧点一定要落在巳严的那一小段裂纹上，风图2。

2.2采用分段焊接法补焊设备及管道的裂纹时,每次补焊的长度都很短，有的甚至接近于点焊，因此要求运条动作要简便，带压补焊时，焊条沿裂纹做直线移动或稍有前后摆动，动作要快，电弧要短，防止熔融金属过多，阻碍电弧艰被焊工件的直接作用，造成未熔合。

同时，要注意控制熔深，一般可在被焊工件壁厚的40%左右，最大不超过50%。

工件较薄时熔深要小，以防烧穿。

焊缝的形状不一定要要求美观、整齐，只要将泄漏堵住即可。

2.3采用带压焊接堵漏操作技术补焊裂纹时的运条角度，要根据焊工的实践经验及泄漏介质的压力等级而定。

当泄漏介质压力小于0.1MPa时，焊条的运条角度应垂直于被补焊工件，如图3所示。

当管道、容器内介质压力在0.1～0.2MPa时，焊条的运条角度与裂纹纵向成70～80°角，而与裂纹横向垂直，如图4所示。

无论采用何种运条角度，都必须使焊条轴线对准裂纹，严防烧偏。

2.4每次补焊的一小段的熄弧点均应落在巳冷却的焊缝金属上，并且应当超过补焊裂纹的前一段焊缝。

熄弧时应注意填满弧坑。

2.5带压焊接堵漏作业中的焊缝位置是多样的，但基本上可分为平焊、横焊、立焊和仰焊4种。

由于焊缝位置的不同，补焊时所采用的方式也有所区别。

⑴平焊和横焊

操作者可根据实际情况，选择既方便操作又能保证完全覆盖裂纹的任意端开始补焊，在裂纹一端焊完一小段后，立刻到裂纹的另一端施焊另一段。

后一小段焊完，另一端焊好的焊缝巳经冷却，这样交替进行，可以有效地缩短补焊时间，过程如图五所示，最后接头时注意焊缝质量，熄弧时应填满弧坑。

采用两端同时补焊要从安全角度出发，切忌忙乱而造成事故，其操作方向与分段逆向焊法的要领基本相同。

⑵立缝补焊

应从上端开始，逐段往下进行，其过程如图6所示。

带压补焊之前先在裂纹上端无泄漏介质喷出的金属上从上到下焊一段30～50mm长的焊缝，焊缝所产生的横向压缩应力会使其下部的裂纹收严2～20mm，如图6a所示；将巳收严的的一小段从下至上进行焊接，在焊合之后，其下部裂纹同样又会有2～8mm的一小段收严，如图6b所示。

这样收严一段，补焊一段，反复进行，直到把裂纹全部焊合，如图6c所示。

补焊过程中应当防止铁水下坠，形成未熔合或落入裂纹内，影响其收严严效果。

此时采用挡板避免上述两种意外事故的出现是十分有效的。

挡板可由另一操作人员掌握，压在裂级收严与未收严的交界处，即漏与不漏交界处，随着补焊过程的进行，逐段向下移动。

焊好后再按正常的立焊方法在焊缝上再加焊1～2遍，由于是在没有泄漏的情况下进行的，应当保证焊缝质量。

⑶仰焊

仰焊补焊困难会大一些。

操作时可从既方便操作，又能保证安全的任意一端开始。

补焊时，应当注意防止因躲避沿裂纹喷出的介质而造成的焊条倾斜、烧偏。

每次补焊的一小段要根据情况，判断准确，并适当把补焊长度缩短一些，每次补焊的长度应占裂纹巳收严部分的1/2～2/3为宜。

3、管道环焊缝破裂的带压焊接方法

管道对接焊缝的任何部位出现裂纹,几乎都包含有平缝、立缝及仰缝隙或3种同时都有，情况较为复杂。

因此，在带压补焊这类裂纹时，应根据具体情况，采取不同的施焊方法。

2.2.1当裂纹发生在工艺管道的某一侧，最大开裂不到整个环焊缝的1/2圆周时，可以把它当作立焊缝处理。

施焊时，从裂纹的上端开始，按照立焊补焊的程序分段逆向施焊，最后焊到底部，将裂纹全部焊合，并且要注意熄弧时的焊缝质量。

如果裂纹发生在管道的某一侧，而且最大开裂范围巳经超过了1/2圆周时，应当按照裂纹发生在上部及下部时的处理方法分别处理。

2.2.2当裂纹发生在运行管道的下部，无论是一段小裂纹，还是裂开1/2圆周的裂纹，除因泄漏太大，操作人员无法靠近补焊之外，都可以指导它当作两个侧焊缝，分别进行处理。

补焊时可以从任一侧裂纹的上端开始，按立焊补焊程序进行，补焊到管道裂纹的底部即可停止。

再从余下的裂纹另一侧上端开始补焊，过程同上，直至管道泄漏裂纹全部焊合，再增强补焊1～2遍。

如果泄漏管道直径较大，其下部发生的裂纹很小、很短，可以把它当作仰焊缝的情况直接处理。

2.2.3泄漏发生在流体输送管道的上部，如果管道直径很大，而裂纹较小，则带压焊接操作过程秘平焊基本相似，如图7所示，施焊程序按平焊的补焊程序进行。

4、带压逆向补焊焊接参数的选择

焊接电源采用一般常用的电焊机，交流、直流均可（酸性焊条）或直流（碱性焊条）。

酸性焊条采用直流电焊机时正接。

电焊条宜采用直径为3.2以下的焊条。

补焊第一层宜选用酸性焊条，以防产生大量气孔，盖面酸、碱性焊条均可，如一般碳素钢（Q235或#20）管道，补焊第一层宜选用E4303电焊条，加强层可选用E4303或E5015。

电弧的电磁力是促进熔滴过渡的作用力,电磁力的大小取决于电弧电流密度,电流密度越大,电磁力就越大;反之电磁力就越小。

因此,带蒸汽、空气等介质压力补焊时宜采用大的焊接电流，焊接电流的选择应比正常情况下焊接相同工件时的大30～50A，带水补焊时，焊接电流应比正常情况下焊接相同工件时的大50～70A。

在手弧焊应用的范围内,电弧电压与电弧的长度成正比,即电弧越长,电弧电压就越大;反之电弧电压就越小。

同时,由于焊条的断面直径小,而焊件的截面积大,焊接时焊条上的电流密度比焊件上的电流密度大,电弧磁力线呈喇叭状分布,电弧越长,靠近焊件的电流密度就越稀,电弧的电磁力就越小,不利于熔滴过渡。

带压补焊时，应尽量把电弧压短，一般以2～4mm为宜。

用分段逆向焊法将裂纹焊合后，如焊缝的质量和外观形状都不理想，需按正常焊接方法加焊1～2遍。

焊第二遍之前，应将带压补焊时形成的第一层焊缝的缺陷尽量消除，表面未熔合部分应将其焊缝或焊瘤烧掉，重新补焊。

对有少量泄漏的砂眼，可用刨锤尖捻严后点焊。

对焊缝的过高、过陡部分应烧掉，使整条焊缝从外观看，高度相仿、宽度大体一致，然后将焊渣清除干净。

加焊第二层焊缝时，所选择的焊接电流和焊条规格同带压补焊相同，型号可以不同（如酸性焊条改碱性焊条）。

运条时，焊条在做纵向移动的同时应做横向摆动，摆动幅度应超过第一层焊缝的宽度，电弧长度保持在3～4mm左右，以防形成过高、过陡的焊缝。

焊接表层焊缝时，焊接电流可比带压补焊时的电流适当减小一些，但仍需大于正常情况下焊接相同材质时所使用的焊接电流。

焊接输送蒸汽、压缩空气等气体介质的管道、容器时，焊接电流应比正常情况下焊接相同工件大10～20A，而焊接输水管道及容器时，焊接电流应比正常情况下相同材质工件大20～30A。

运条的速度与焊条的横向运动应均匀，以便形成较整齐、美观的焊缝。

5、具体事例

2006年我厂12号机组高压导管疏水漏汽后,在无法停机的情况下进行带压堵漏，管道材质:

12Cr1MoV,规格:

Φ48mm×6mm,工作压力p=13.2MPa,t=535℃，走向：

垂直位置，泄漏位置：

横焊缝上，缺陷种类：

横向裂纹，长度：

近50mm。

堵漏时使用ZX7-400STG（奥太）焊机,采用直流反接方式,焊接方法：

手工电弧焊，焊接材料：

R317，焊材规格：

Φ2.5mm，焊接电压为20～25V,焊接电流为70～80A。

利用晚上机组降负荷，并做好相关安全措施（高温防护服等）后进行直接补焊，效果很好。

四、结论

上述是在发生泄漏时为保证生产过程的正常进行，避免停机或停系统而造成巨大的经济损失而对带压管道进行暂时性带压焊接密封的方法，分别在介质为压缩空气、水及蒸汽等多个不同的场合下进行了成功的运用，并取得了成功。

五、结束语

1、虽然电厂是高温高压的工作环境,但对于工作介质是非易燃易爆的水或汽等管道和设备,可进行带压焊接堵漏,否则绝对禁止带压焊接。

2、带压焊接堵漏虽然可行,但操作上有很大危险。

因此,焊接时要求操作者必须有足够的自我保护意识,注意正确站位,以防被喷出的介质灼伤。

同时,操作者必须有足够的耐心和较高的技术水平,否则会把漏点越焊越大,甚至会出安全问题。

3、带压焊接堵漏在焊接工艺要求上是不规范的,只能在遇到缺陷非带压解决不可的情况下进行。

由于存在着水、汽等杂质,焊缝往往存在着许多焊接缺陷,焊接质量不能充分保证,因此必须在计划检修时或有条件的情况下重新进行处理。