凝汽器钛管安装施工工法工法编号：FJGFEJ02-2012 完成单位：福建省第一电力建设公司 主要完成人：吴国仁 周 芬 刘昌河1 前 言凝汽器是火力发电厂中最大的单体换热设备，其冷却管作为凝汽器结构中的重要组成部分之一。

保证凝汽器冷却管的安装质量，提高真空度，从而提高凝汽器的冷却效率，有利于减少机组煤耗，节约能源，提高了电厂的安全性和经济性。

凝汽器换热原理主要是常温下的循环水通过冷却管内的一端流向另一端，冷却了冷却管外由汽轮机低压缸排下来80℃左右的乏汽，使其凝结成水之后由凝结水泵输送出去。

凝汽器由于体积大、吨位重，制造厂通常是散件到货、现场组合拼装，而凝汽器冷却管的安装往往是机组建设中的重要节点之一，它的顺利与否制约着后续大量的施工作业面。

单台机组的钛管数量通常在41000～43000根，（以600MW 级机组为例，以下均同），规格分为Φ25×0.5mm 和Φ25×0.7mm 两种，前后端管板是复合板，总厚度为45mm ，其中钛板层厚度为6mm 。

凝汽器钛管换热原理示意图见1。

钛是一种稀有轻金属，比强度大，在一定条件下，钛金属具有化学性质稳定与化学性质活泼两重性。

在常温下对大气、海水以及大多数的酸、碱、盐等介质均具有优良的抗腐蚀性能。

因此，以工业纯钛为原材料制造的钛管被广泛应用于我国沿海地区的发电厂凝汽器中。

同时由于钛材具有较高的化学活性，这使得其对焊缝以及焊材表面的污物十分敏感。

因此，在钛管穿装、扩胀、焊接的过程中，必须严格保证端管板孔内壁和钛管端头的清洁度，加上良好的防尘措施，才能创造出良好的作业前提条件。

中间管板前端管板后端管板循环水循环水乏汽凝结水钛管图1 凝汽器钛管换热原理示意图2 工法特点鉴于钛管数量较大、单价较贵、质量要求较高，本工法采用带有导向器的穿管法、电动自动控制式胀管机进行胀接作业、半自动钨极氩弧焊工艺进行焊接，可以达到速度快、效率高、操作方便、大大节省了工期、很好地保护钛管不受损伤、也大大地减轻了劳动强度。

为保证密封性能，凝汽器钛管与管板采用胀－焊的工艺。

从密封角度来讲，采用胀－焊工艺相当于上了双保险，更能保证其密封性能；从焊接工艺角度来讲，先胀后焊的作用：一方面是因为钛管的管壁薄，仅0.5～0.7mm厚，如果不胀或欠胀，管子与管板之间就会出现间隙，焊接时就有可能出现烧穿或未熔合等缺陷；二是钛管焊接需要背面氩气保护，而凝汽器受结构限制，不可能从管板里面进行充氩保护，采用先胀后焊，胀管后就能消除管子与管板孔之间的间隙，从而避免焊缝后面的氧化；三是能保证焊机定芯棒插入管子后防止管子的移动。

3 适用范围本工法适用于火电或核电厂中凝汽器钛管的穿、切、胀、焊工作。

4 工艺原理在凝汽器壳体组装完成，内部拉筋、导板、管件等内部件全部安装完成，其位置、尺寸符合厂家图纸要求后，进行前后端管板和中间管板的全面、细致清理，然后在前端管板外侧区域搭设工作平台，钛管呈水平轴线地沿着前端管板孔通过中间管板向后管板孔穿装，整体按除空气区以外自上而下、逐行逐列地顺序进行作业。

经过精确计算并反复试验得到胀管值并进行胀管、切管，验收合格后进行焊接作业。

电动自动控制式胀管机由控制仪、驱动电机两大部分组成，配套胀管器使用。

胀管器主要由胀珠、胀杆、胀壳三部件组成，胀珠与胀杆采用GCr15轴承钢，胀壳采用45＃中碳钢经热处理工艺以提高硬度(HRC55°-60°)和韧度。

胀管机采用信号采集与处理、计算机软件控制等技术，由功能较强的微电脑对整机工作过程进行精确地自动控制与处理，它通过输入交流电源启动驱动电机，经齿轮变速后输出10～30N.m的扭矩，顺时针方向转动胀杆，胀杆带动胀珠，并快速扩大膨胀钛管内径达到预期的直径要求后自动反方向退出胀管器，使之与管板紧密结合，达到连接的目的。

电动自动控制式胀管机见图4-1、直筒胀管器示意图见图4-2。

半自动TIG（即惰性气体钨极保护焊）原理：采用半自动TIG焊机，用难溶金属纯钨作为电极，利用钨极与焊件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝，形成焊缝的焊接方法。

氩气属惰性气体，不溶于液态金属。

焊接时电弧在电极与焊件之间燃烧，氩气使金属熔池、熔滴及钨极端头与空气隔绝，防止了氧、氮、氢等气体对电弧及熔池的影响，从而获得优质的焊缝。

5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程穿管前的检查准备工作→钛管试穿→钛管穿装→钛管试胀→钛管扩胀→钛管穿胀验收→钛管焊接→焊缝检验→整理验收资料5.2 操作要点（如需本节内容，请与工法编制单位联系）5.3 劳动力组织 表5.3 劳动力组织情况表序 号 工 种 人 数 备 注 1 工程师 2 2 焊 工 9 3 钳 工 6 4 辅助工 20 5 起重工 4 6 检验工 4 7 电 工 1合 计46控制仪驱动电机胀管器 图4-1 电动自动控制式胀管机图4-2 直筒胀管器示意图钛管管板封头螺帽胀杆胀珠限位套6 材料与设备表6.1 主要材料与设备清单序号名称规格单位数量用途1 钛焊机NG-Z1型台 5 钛管焊接2 电动胀管机HY-1 套 6 管内径扩胀3 电钻550rpm 台 6 管端头切除4 胀管器五槽直筒式支100 管内径扩胀5 切管器KY-2 支40 管端头切除6 快速划平器DK-1 只 2 管端头划平7 合金刀头钛管专用，5×3 只200 管端头切除8 导向器毛刷式，GL-2 只150 导向穿管9 铰刀可调式只 2 管孔扩孔10 推杆Φ45×115mm 根 4 管端头清洗11 电钻500rpm 台 5 管板孔清洗12 清扫器砂布，QM-1 只50 管板孔清洗13 毛刷2”只30 管板孔清洗14 酒精桶装kg 50 管板孔清洗15 煤油kg 50 管板孔清洗16 破布kg 100 管板孔清洗17 纱手套双50 劳动保护18 渗透探伤剂套10 焊缝检验7 质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 工程施工依据《电力建设施工及验收技术规范》（汽轮机机组篇） DL5011-92和《电力建设施工质量验收及评价规程》第3部分：汽轮发电机组 DL/T 5210.3—2009。

施工工艺要求质量合格，凝汽器钛管安装验收标准见表7.1.1。

表7.1 凝汽器钛管安装验收标准序号检验项目单位质量标准检验器具1 管孔与冷却管间隙mm 0.20～0.50 游标卡尺测量2 扩胀系数4%～6% 游标卡尺测量、计算3 胀接深度mm 管板厚的75%～90% 深度尺测量、计算4 露出管板长度mm 0.3～0.5 深度尺测量7.1.2焊缝合格标准焊缝合格标准应符合《火电厂凝汽器管板焊接技术规程》DL/T 1097-2008的要求。

1焊缝表面颜色一般应符合规定见表7.1.2表7.2 焊缝表面颜色规定焊缝热影响区银白、淡黄深黄、金紫、蓝色银白、淡黄深黄、金紫、蓝色允许不允许允许不允许2焊缝表面应均匀、美观、呈鱼鳞状。

焊缝余高不大于0.5mm，焊缝宽度为2.5-4mm。

3焊缝必须用放大镜（≥5倍）检查表面，不允许有裂纹、气孔、未熔合、焊偏、管翻边等缺陷。

4 PT检验不允许有任何缺陷显示。

5灌水高度要求高于顶层钛管束以上100mm，达到水位保持24小时后检查，所有壳体焊缝及钛管焊缝应无泄漏。

7.2 质量保证措施7.2.1在穿管前端管板表面应无凹坑、铸砂、裂纹等缺陷。

7.2.2在穿管前端管板孔内壁必须认真清理干净，直至呈现金属光泽为止，清理时应注意不要形成纵向的沟槽或划痕。

7.2.3穿管时应采取轻推轻拉，不冲撞管孔，管头应使用导向器，当穿管受阻时，不得强力推拉或猛击。

7.2.4加强过程监督控制，确保本道工序工作合格后才能进行下道工序工作。

7.2.5 参加钛管施工的所有人员应经专门培训并考试合格。

8 安全措施8.0.1开工前必须对所有施工人员进行安全交底，交底清楚、责任明确，危险源分析到位，预控措施布置落实到位。

8.0.2穿管区域内应放置数量充足的灭火器等消防器材，并在必要部位设置临时围栏和明显防火标志。

8.0.3施工中应尽量减少立体交叉作业，无法错开的垂直交叉作业，层间必须搭设严密、牢固的防护隔离设施，上下层设专人监护。

8.0.4交叉作业时，工具、材料、边角余料等严禁上下投掷，应用工具袋等吊运。

严禁在吊物下方接料、逗留或通过。

8.0.5在凝汽器钛管吊装时，起吊物应绑挂牢固；吊钩悬挂点应在吊物重心的垂直线上，吊钩钢丝绳应保持垂直，不得偏拉斜吊。

落钩时应防止由于吊物局部着地而引起吊绳偏斜；吊物未固定时严禁松钩。

8.0.6起重工作区域内无关人员不得逗留或通过；起吊过程中严禁任何人员在起重臂或吊物的下方逗留或通过。

8.0.7凝汽器内部为防止钛管着火或表面焊馏飞溅损伤，应在喉部铺设两层以上的防火布，特别是支撑管周围或防火布搭接处，应密实铺设。

8.0.8在凝汽器喉部内部进行气割作业时，割具应在外面点燃，作业完后应拿出在外边灭火。

如无法移出作业时，应在气割下方铺设密实防火布和薄铁皮等。

8.0.9在凝汽器内部进行作业时，应安装排气扇，避免烟气等中毒。

8.0.10在凝汽器内部光线较暗的区域施工应装设照明，如无法安装照明设施的，应使用电压低于等级为12V的行灯。

8.0.11脚手架搭设时要讲清工作性质、荷重；非脚手架工不得任意拆搭脚手架，未经验收合格挂牌的脚手架严禁使用，上下脚手架要注意是否松动和移位，平台必须有明显限载重量标志，严禁超载。

8.0.12凝汽器内部及周围作业时禁止抽烟。

8.0.13施工机具应进行定期检查，尤其是起重工具、索具，保证工具和机具的安全可靠。

8.0.14捆装钛材应放置在阀门井上的平台上，并用警戒绳在其周围围住，挂有“严禁烟火、严禁踩踏、严禁碰撞”等标识牌。

8.0.15焊接作业场所应设置弧光辐射、熔渣飞溅的防护设施。

8.0.16焊接电缆的裸露部分要及时包扎完好，焊枪绝缘保护外壳损坏后要及时补齐，防止短路烧坏焊接设备及引起火灾。

8.0.17工地准备足够满足施工要求的各类劳动保护用品，如绝缘手套、防护眼镜等。

8.0.18尽量减少加班加点，定期了解施工人员的身体健康情况，避免安排身体不佳的施工人员加班。

如确实需要加班加点的，加班过程应有专人监护。

9 环保措施9.0.1凝汽器钛管穿装现场的场地及平台布置合理，安装秩序井井有条。

9.0.2 凝汽器内及周围的设备、材料的堆放应整齐、有序、标识应清楚，不妨碍通行。

9.0.3施工现场作业，施工班组负责人有装箱板、酒精瓶、废破布、废油等废料统一堆放或及时清理出施工现场。

9.0.4每天施工结束，施工现场应保持整洁，做到“工完、料尽、场地清”。

10 效益分析10.0.1 经济效益本工法采用带有导向器的穿管法，相对于无导向器穿管，可节约人工300工日。

本工法采用电动自动控制式胀管机，相比以前的手工胀接或用手电钻作动力来胀管，可节约人工180工日。