CN112975280A - 一种火电厂集箱三通的更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂集箱三通的更换方法，首先确定更换范围；对待更换集箱三通及其连接管道周围的管系进行X、Y、Z三向位移定位、标记，进行刚性固定；测量待更换集箱三通和新加工集箱三通及下部若干根小径管的安装尺寸信息，然后确定待更换集箱三通的断口位置，断口位置必须保证三通对接焊缝处于附近两排小径管与集箱角焊缝的中间位置，且充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性，然后对其进行断口，在断口后的待更换集箱三通上制作焊接坡口；将新加工集箱三通与断口后的待更换集箱三通进行对口，并在焊接坡口处将两者焊接固定，完成集箱三通的更换。本发明有效提高对口准确率，降低因反复对口导致施工成本增加，以及新三通报废等安全风险问题。

Description

一种火电厂集箱三通的更换方法

技术领域

本发明属于集箱三通更换技术领域，具体涉及一种火电厂高温过热器集箱出口三通的更换方法。

背景技术

国内大量火电机组已经运行超过10年以上，大规格管道母材不同程度的发现组织老化、硬度下降，大规格管道焊缝检测发现存在超标缺陷。对于上述存在的问题大量火电厂已经对其进行更换，其中对于大规格的集箱三通存在较大难度。大规格的集箱三通更换过程中，因受到现场实际空间的限制和三通重量、体积的影响，无法反复进行对口，同时反复加工会增加施工成本、增大安全风险，对口如果发生不可逆的偏差，严重时会使新制造的三通报废，启机时间无法确定，会产生巨大的经济损失。

大型集箱现场安装多为三段式结构，分为两个侧端集箱及一个中间段集箱，三通位于中间段集箱，原厂家三通制造工艺为：将三通对接焊缝完成焊接后，进行焊缝热处理，然后将集箱统一钻孔，最后焊接小径管接管座，所以原三通对口及焊接难度较小。

高温过热器集箱出口三通，温度及压力均为火电厂最高。根据集箱三通后续对口、焊接及焊缝热处理实际工作要求，对所述待更换集箱三通和所述新加工集箱三通的安装尺寸信息进行全面复核，将新更换三通所有排管角焊缝全部在厂家完成焊接及焊缝热处理工作，保证角焊缝质量，现场进行若干小径管对接焊缝对口、焊接及焊缝热处理。由于三通对接焊缝处于临近两排小径管的中间位置，且两小径管排管位置仅有157mm宽度，且集箱厚度为110mm,所以应采用U型坡口，尽量减小焊接工作量及对接焊缝的宽度，在保证焊接强度的情况下，减少焊接填充量，厚度为110mm的焊缝，实际盖面焊缝宽度控制在70mm左右，两边角焊缝宽度单边约为10mm左右，电力行业标准要求，所有焊缝不允许交叉，所以必须保证三通两端的对接焊缝位于两边排管的中间位置，对口工作难度较大；另外，经旧集箱及新三通排管预留一排短管，短管长度约为120mm，方便后续对口、焊接及热处理现场施工等，必须充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种火电厂高温过热器集箱出口三通的更换方法。

一种火电厂集箱三通的更换方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)首先确定更换范围，大型集箱多为三段式结构，分为两个侧端集箱及一个中间段集箱，三通位于中间段集箱，即三通与两侧管道焊缝为原安装焊缝，三节管段共同组成中间段集箱，且原三通对接焊缝为厂家厂房内焊接、热处理后，实施集箱打孔，焊接小径管角焊缝，安装难度较小。原电厂现场安装焊缝位于中间段集箱与侧端集箱结合处。这种结构利于现场安装施工，但是，如果按照原工艺进行现场施工，集箱购买成本较大，小径管安装焊缝较多，同时内部空间的不利因素较多，如空间有限、支吊架较多、小径管组对难度增加、吊装难度加大等，考虑到各方因素，选择只更换集箱三通。三通连接的支管，现场焊接、热处理难度较大，角焊缝为原厂加工，断口处为下方直管处；为提高焊接、热处理工作的可行性，新提供的三通两侧各一排支管小径管预留短管，三通焊接完成后，对支管进行配管、对口、焊接；

步骤2)对待更换集箱三通及其连接管道周围的管系进行X、Y、Z三个方向位移定位、标记，进行刚性固定；

步骤3)测量所述待更换集箱三通和新加工集箱三通及下部若干根小径管的安装尺寸信息，

步骤4)根据所述待更换集箱三通和所述新加工集箱三通及下部若干根小径管的安装尺寸信息，确定所述待更换集箱三通的断口位置；所述断口位置必须保证三通对接焊缝处于附近两排小径管的中间位置，且充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性；

步骤5)根据所述断口位置对所述待更换集箱三通及附近排管进行断口，在断口后的待更换集箱三通上制作出U型焊接坡口；

步骤6)将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口，并在所述U型焊接坡口处将两者焊接固定，然后对若干小径管进行对口及焊接固定，完成集箱三通的更换。

所述步骤2)中对待更换集箱三通及其连接管道周围的管系进行X、Y、Z三向位移定位、标记，进行刚性固定，包括：

将所述待更换集箱三通及其待更换弯头段周围的管系采用手拉葫芦和/钢梁限位结合的方式进行刚性加固。

所述步骤3)中测量所述待更换集箱三通和新加工集箱三通的安装尺寸信息，包括：

测量所述待更换集箱三通中心点与三个焊口之间的长度、待更换集箱三通中心点与支管原对接焊缝水平位置之间的高度、原三通支口的角度、原焊缝与支管角焊缝之间的距离、原支管角焊缝所在位置；以及，测量所述新加工集箱三通中心点与三个焊口之间的长度、新加工集箱三通中心点与支管对接焊缝水平位置之间的高度、新加工集箱三通支口的角度、新加工集箱三通上支管角焊缝所在位置。

所述步骤4)根据所述待更换集箱三通和所述新加工集箱三通及下部若干根小径管的安装尺寸信息，确定所述待更换集箱三通的断口位置，包括：

根据所述待更换集箱三通和对口工作后焊接和热处理实际工作要求，对所述待更换集箱三通和所述新加工集箱三通的安装尺寸信息进行复核；

根据复核后的待更换集箱三通和新加工集箱三通的安装尺寸信息，确定所述待更换集箱三通的断口位置。

所述步骤4)中充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性的实际工作要求包括下述至少一项：

原焊缝和热影响区是否全部去除、新的焊缝位置是否利于焊接及焊缝热处理的施工、新焊缝的热影响区是否会对原支管角焊缝产生影响。

所述步骤5)中在断口后的待更换集箱三通上制作出U型焊接坡口，包括：

对所述断口后的待更换集箱三通的相关的数据进行复核，对比断口前后数据有无变化，对所述待更换集箱三通周围母材的内径进行测量，和所述新加工集箱三通的内径进行对比，然后根据相关标准确定坡口类型、尺寸和是否加工内坡口，复核无误后，制备U型焊接坡口。

所述步骤5)中根据所述断口位置对所述待更换集箱三通及附近排管进行断口，包括：

采用环形坡口机在所述断口位置对所述待更换集箱三通进行断口，断口前，需切割旧三通本体上所焊接的若干小径管，否则无法安放环形坡口机。安装环形坡口机时，需要对环形坡口机多个支撑点安装垫块，结合旧三通表面机械打磨，保证坡口机的水平度，且要保证坡口机与集箱的同心度，防止将坡口加工成马蹄口，无法完成对口工作。

步骤6)中将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口之前，还包括：

将所述U型焊接坡口及所述U型焊接坡口附近20mm母材的油、漆、垢、锈清理干净，直至发出金属光泽后，进行目视检测和渗透检测，保证所述U型焊接坡口及其附件母材表面无缺陷。

所述U型焊接坡口包括SA335 P91焊接坡口，在将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口之前，还包括：

采用水溶纸对新加工弯头大小头侧及断口后待更换管道坡口进行封堵，使得在对接坡口之间形成密闭气室，并进行充氩气保护，保证氩弧焊打底质量。

所述步骤6)中将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口，包括：

将所述新加工集箱三通、待更换弯头大小头过渡段和原集箱管同轴放置，使管道内壁齐平，局部错口值不大于1mm，组对间隙局部超差不超过2～3mm，且总长度不超过焊缝总长度的10％。

本发明的火电厂集箱三通的更换方法，通过对待更换集箱三通和新加工集箱三通多角度、全方位的实际测量，根据测量获得的安装尺寸信息确定断口位置并对待更换集箱三通进行断口、加工焊接坡口，最后将新加工集箱三通与待更换集箱三通进行对口并焊接固定，完成集箱三通的更换。必须有效提高对口准确率，降低因反复对口带来的施工成本以及安全风险等问题，提高新加工集箱三通的使用率，避免因对口发生不可逆的偏差导致新加工集箱三通报废的问题出现，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明公开一实施例的集箱焊缝分部图；

图2为本发明公开一实施例的集箱三通结构总图；

图3为本发明公开另一实施例的三通排管距离示意图；

图4为本发明公开另一实施例的三通环焊缝与排管距离示意图；

图5为图1中所示的集箱三通的侧视图；

图6为本发明公开另一实施例的三通周围管系固定图；

图7为图5的侧视图；

图8为本发明公开另一实施例的三通固定部件明细图；

图9为本发明公开另一实施例的火电厂集箱三通的更换方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

在描述本发明实施例的火电厂高温过热器集箱出口三通的更换方法之前，先结合相关附图简单介绍下火电厂集箱三通的结构。

如图1所示，大型集箱多为三段式结构，分为两个侧端集箱及一个中间段集箱，三通位于中间段集箱，即三通与两侧管道焊缝为原安装焊缝，三节管段共同组成中间段集箱，且原三通对接焊缝为厂家厂房内焊接、热处理后，实施集箱打孔，焊接小径管角焊缝，安装难度较小。原电厂现场安装焊缝位于中间段集箱与侧端集箱结合处。这种结构利于现场安装施工，但是，如果按照原工艺进行现场施工，集箱购买成本较大，小径管安装焊缝较多，同时内部空间的不利因素较多，如空间有限、支吊架较多、小径管组对难度增加、吊装难度加大等，考虑到各方因素，选择只更换集箱三通。

如图2、图3和图5所示，集箱三通包括三通管110以及三通排管120，三通排管120之间间隔距离L。如图4所示，三通环焊缝与排管距离也为L。如图6所示，为集箱三通周围关系固定图。如图7所示，为集箱三通周围关系钢结构固定侧面图。如图8所示，为三通固定部件明细图。

下面，结合图9对本公开实施例的一种火电厂集箱三通的更换方法进行详细说明。

如图2所示，一种火电厂集箱三通的更换方法S100，所述方法包括以下步骤：

S110、对待更换集箱三通及其连接管道周围的管系进行X、Y、Z三个方向位移定位、标记，进行刚性固定。

具体地，在本步骤中，可以一并结合图6至图7，可以将所述待更换集箱三通及其待更换弯头段周围管系，采用手拉葫芦和钢梁限位结合的方式进行刚性加固。防止待更换集箱三通及其相连导汽管切断后因管系固有应力被释放，引起管道发生移动，也防止焊后热处理过程中管系产生变形，增大焊口开裂的风险。

需要说明的是，除了采用手拉葫芦和钢梁限位结合的方式进行刚性加固以外，还可以采用其他一些方式进行固定，例如，可以仅采用手拉葫芦进行固定，或者仅采用钢梁限位进行固定等等，本实施例对此并不限制。

S120、测量所述待更换集箱三通和新加工集箱三通及下部若干根小径管的安装尺寸信息，确定所述待更换集箱三通的断口位置，所述断口位置必须保证三通对接焊缝处于附近两排小径管的中间位置，且充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性。

具体地，在本步骤中，可以对更换集箱三通、更换集箱三通周围母材和新加工集箱三通的原始资料和图纸资料进行收集，对更换集箱三通、更换集箱三通周围母材和新加工集箱三通多角度、全方位的实际测量，获得足够的安装尺寸信息。例如，测量所述更换集箱三通中心点与三个焊口之间的长度、更换集箱三通中心点与支管原对接焊缝水平位置之间的高度、原三通支口的角度、原焊缝与支管角焊缝之间的距离、原支管角焊缝所在位置；以及，测量所述新加工集箱三通中心点与三个焊口之间的长度、新加工集箱三通中心点与支管对接焊缝水平位置之间的高度、新加工集箱三通支口的角度、新加工集箱三通上支管角焊缝及对接焊缝所在位置等等，本实施例对此并不具体限制。

S130、根据所述断口位置对所述待更换集箱三通进行断口，在断口后的待更换集箱三通上制作出U型焊接坡口。

S140、将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口，对若干周围排管对接焊缝进行对口，并在所述U型焊接坡口处焊接固定，完成集箱三通的更换。

本发明实施例的火电厂集箱三通的更换方法，通过对更换集箱三通和新加工集箱三通多角度、全方位的实际测量，根据测量获得的安装尺寸信息确定断口位置并对待更换集箱三通进行断口、加工焊接坡口，严格控制新三通的大管及小径管的尺寸，加工焊接坡口，最后将新加工集箱三通与待更换集箱三通及排管进行对口并焊接固定，完成集箱三通的更换。可以有效提高对口准确率，降低因反复对口带来的施工成本以及安全风险等问题，提高新加工集箱三通的使用良率，避免因对口发生不可逆的偏差导致新加工集箱三通报废的问题出现，提高经济效益。

在一些可选地实施方式中，确定所述待更换集箱三通的断口位置，包括：

根据所述待更换集箱三通后续对口工作、焊接和热处理实际工作要求，对所述待更换集箱三通和所述新加工集箱三通的安装尺寸信息进行复核。由于三通对接焊缝处于临近两排小径管的中间位置，且两小径管排管位置仅有157mm宽度，且集箱厚度为110mm,所以应采用U型坡口，减小焊接工作量及对接焊缝的宽度，保证焊接强度的情况下，减少焊接填充量；另外，经旧集箱及新三通排管预留一排短管，短管长度约为120mm，后续进行对管焊接，方便焊接及热处理施工，充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性。

根据复核后的待更换集箱三通和新加工集箱三通的安装尺寸信息，确定所述待更换集箱三通的断口位置。

在一些可选地实施方式中，所述充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性的处理实际工作要求包括下述至少一项：

原焊缝和热影响区是否全部去除、新的焊缝位置是否利于焊接及焊缝热处理的施工、新的焊缝的热影响区是否会对原支管角焊缝产生影响。

在一些可选地实施方式中，在所述断口后的待更换集箱三通上制作出U型焊接坡口，包括：

对所述断口后的待更换集箱三通的相关的数据进行复核，对比断口前后数据有无变化，对所述待更换集箱三通周围母材的内径进行测量，和所述新加工集箱三通的内径进行对比，然后根据相关标准确定坡口类型、尺寸和是非加工内坡口，复核无误后，制备U型焊接坡口。为了减少焊接工作量，防止由于焊接应力，导致管件变形，本次采用U型焊接坡口进行三通更换。为保证组对间隙的准确性，对新三通加工单边U型焊接坡口时，将U型焊接坡口的钝边尺寸延管件水平方向加长5mm，更加可有利的保证组对间隙。

在一些可选地实施方式中，所述根据所述断口位置对所述待更换集箱三通及附近排管进行断口，包括：

采用环形坡口机在所述断口位置对所述待更换集箱三通进行断口，对旧三通完成一切一坡的形式，并严格保证坡口尺寸。

在一些可选地实施方式中，在将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口之前，所述方法还包括：

将所述U型焊接坡口及所述U型焊接坡口附近20mm母材的油、漆、垢、锈清理干净，直至发出金属光泽后，进行目视检测和渗透检测，保证所述U型焊接坡口及其附件母材表面无缺陷。

在一些可选地实施方式中，所述U型焊接坡口包括SA335 P91焊接坡口，在将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口之前，所述方法还包括：

采用水溶纸对新加工弯头大小头侧及断口后待更换管道坡口进行封堵，使得在对接坡口之间形成密闭气室，并进行充氩气保护，保证氩弧焊打底质量。

在一些可选地实施方式中，将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口，包括：

将所述新加工集箱三通、待更换弯头大小头过渡段和原集箱管同轴放置，使管道内壁齐平，局部错口值不大于1mm，组对间隙局部超差不超过2～3mm，且总长度不超过焊缝总长度的10％。集箱三通对口完成后，对附近若干小径管进行对口，对三通对接焊缝进行焊前预热，焊接，然后对三通焊缝进行焊接热处理。所有三通焊缝热处理完成后，对小径管进行预热，焊接及焊缝热处理。最后对所有焊缝进行无损检测。

总而言之，本发明的火电厂集箱三通的更换方法，通过对待更换集箱三通和新加工集箱三通多角度、全方位的实际测量，结合对口工作后焊接、热处理等实际工作要求，进行切除、加工、对口及后续焊接施工，可以有效提高对口准确率，提高新加工集箱三通的使用率，避免因对口发生不可逆的偏差导致新加工集箱三通报废的问题出现，提高经济效益。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种火电厂集箱三通的更换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1)首先确定更换范围；

步骤2)对待更换集箱三通及其连接管道周围的管系进行X、Y、Z三个方向位移定位、标记，进行刚性固定；

步骤3)测量所述待更换集箱三通和新加工集箱三通及下部若干根小径管的安装尺寸信息；

步骤4)根据所述待更换集箱三通和所述新加工集箱三通及下部若干根小径管的安装尺寸信息，确定所述待更换集箱三通的断口位置；所述断口位置必须保证三通对接焊缝处于附近两排小径管的中间位置，且充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性；

步骤5)根据所述断口位置对所述待更换集箱三通及附近排管进行断口，在断口后的待更换集箱三通上制作出U型焊接坡口；

步骤6)将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口，并在所述U型焊接坡口处将两者焊接固定，然后对若干小径管进行对口，完成集箱三通的更换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中对待更换集箱三通及其连接管道周围的管系进行X、Y、Z三个方向位移定位、标记，进行刚性固定，包括：

将所述待更换集箱三通及其待更换弯头段周围的管系采用手拉葫芦和钢梁限位结合的方式进行刚性加固。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中测量所述待更换集箱三通和新加工集箱三通的安装尺寸信息，包括：

测量所述待更换集箱三通中心点与三个焊口之间的长度、待更换集箱三通中心点与支管原对接焊缝水平位置之间的高度、原三通支口的角度、原焊缝与支管角焊缝之间的距离、原支管角焊缝所在位置；以及，测量所述新加工集箱三通中心点与三个焊口之间的长度、新加工集箱三通中心点与支管对接焊缝水平位置之间的高度、新加工集箱三通支口的角度、新加工集箱三通上支管角焊缝所在位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中确定所述待更换集箱三通的断口位置，包括：

根据所述待更换集箱三通和对口工作后焊接和热处理实际工作要求，对所述待更换集箱三通和所述新加工集箱三通的安装尺寸信息进行复核；

根据复核后的待更换集箱三通和新加工集箱三通的安装尺寸信息，确定所述待更换集箱三通的断口位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中充分考虑后续焊接及焊缝热处理的可行性的实际工作要求包括下述至少一项：

原焊缝和热影响区是否全部去除、新的焊缝位置是否利于焊接及焊缝热处理的施工、新的焊缝的热影响区是否会对原支管角焊缝产生影响。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中在断口后的待更换集箱三通上制作出U型焊接坡口，包括：

对所述断口后的待更换集箱三通的相关的数据进行复核，对比断口前后数据有无变化，对所述待更换集箱三通周围母材的内径进行测量，和所述新加工集箱三通的内径进行对比，然后根据对应标准确定坡口类型、尺寸和是否加工内坡口，复核无误后，制备U型焊接坡口。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中根据所述断口位置对所述待更换集箱三通及附近排管进行断口，具体为采用环形坡口机在所述断口位置对所述待更换集箱三通进行断口。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6)中将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口之前，还包括：

将所述U型焊接坡口及所述U型焊接坡口附近20mm母材的油、漆、垢、锈清理干净，直至发出金属光泽，进行目视检测和渗透检测，保证所述U型焊接坡口及其附件母材表面无缺陷。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述U型焊接坡口包括SA335 P91焊接坡口，在将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口之前，还包括：

采用水溶纸对新加工弯头大小头侧及断口后待更换管道坡口进行封堵，使得在对接坡口之间形成密闭气室，并进行充氩气保护，保证氩弧焊打底质量。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6)中将所述新加工集箱三通与所述断口后的待更换集箱三通进行对口，包括：

将所述新加工集箱三通、待更换弯头大小头过渡段和原集箱管同轴放置，使管道内壁齐平，局部错口值不大于1mm，组对间隙局部超差不超过2～3mm，且总长度不超过焊缝总长度的10％。

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