（中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司济南250102）
摘要：本文主要介绍火力发电厂烟囱钢内筒钛钢复合板焊接工艺及几种典型缺陷。通过实际案例分析缺陷产生原因，研究缺陷控制措施，制定切实可行的焊接工艺。将钛钢复合板技术应用在烟囱防腐之中，提高烟囱耐酸腐蚀、耐高温工况、延长烟囱防腐系统使用寿命，取得预期效果。其工程实践可为其他火力发电厂钛钢复合板焊接质量控制提供参考和借鉴。
关键词：钛钢复合板；焊接；缺陷；质量控制
0前言
火力发电厂燃煤造成的硫氧化物、氮氧化物排放对环境造成了严重污染，特别是SO2的排放是造成我国大气环境污染和酸雨不断加剧的主要原因。随着国家环保法规的完善健全，火力发电厂烟气排放标准的提高，以及烟气脱硫技术广泛使用，对火电厂污染物排放进行了严格限定，因此，部分国内火力发电厂的原有排放设施需要进技术升级和改造。
钛钢复合板作为一种优良的耐腐蚀材料，抗渗密闭性好，整体性强，已经成为火力发电厂烟囱内筒改造的首选材料。但由于钛钢复合板焊接的特殊性，焊接过程中容易产生被污染、碰损、裂纹、气孔等缺陷，影响烟囱的安全运行，因此，焊接质量是确保烟囱安全正常运行的重要条件。
1工程简介
安徽某发电有限责任公司1×630MW燃煤发电机组为钢筋混凝土单筒式烟囱。烟囱基础坐落在自然地基上，基础埋深7.8米，底板直径30米，出口内直径7.0米，高度210米。
机组运行期间，烟囱筒壁存在不同程度的渗漏。为满足国家现行环保排放标准的要求，现役烟囱防腐需要升级改造，加装钛钢复合板钢内筒，防渗防腐改造处理。本烟囱用于燃煤锅炉的除尘、脱硫设施后清洁烟气的排放，且烟气内不得含易燃易爆气体，满足环保排放标准。
2焊接工艺分析
2.1焊接工艺流程
钛金属具有熔点高、热容量大、导热性差等特性，焊接过程中热输入控制不当，容易造成氧化变色，性能下降，降低或无法满足使用要求，因此，焊接质量与焊接效率综合考虑，选择合适的焊接方法、焊接参数与工艺流程。钛钢复合板基板为Q235B，内壁钛复层采用厚度为1.2mm的钛板，牌号TA2。对接完成后，环向焊接接头处加贴1.6mm钛贴条，即焊接顺序遵循先基板后复板，先纵缝后环缝的原则。
焊接工序如下：焊前准备→外壁基层点焊→外壁基层立缝焊接→外壁基层环缝焊接→内壁钛贴条点焊→钛贴条焊接。基板纵（环）缝焊接采取分段或对称焊以分散应力。纵（环）缝焊接均采用正面焊接、背面清根的焊接方法。纵向焊道的焊肉应焊到环向焊缝的中心，在环缝焊接前铲平磨光。多人焊接的环缝，各层接头应错开，并将接头打磨成缓坡状后再施焊。
2.2焊接方法
基板Q235B采用二氧化碳气体保护焊，内壁钛复层采用非熔化极（TIG）氩弧焊的方法，同时为了使焊接能得以连续进行，选用具备逆变系统的氩弧焊设备。选用焊机的引弧、稳弧性能要好，焊接过程中参数稳定规范，调节方便，保护气体供应系统安全可靠。钛复层焊接钨极直径2.0mm，焊丝为STA2R1.2mm，焊接层数为1层，焊接电流为110～130A，氩气流量分为：主喷嘴10～12L/min，拖罩流量为14～16L/min，喷嘴直径为10～12mm，对接接头间的间隙为0.5mm，工件与喷嘴之间的距离一般取6～10mm。
3焊接缺陷与控制措施
3.1焊缝质量要求
焊缝表面不允许存在气孔、夹渣、裂纹、未焊透和深度大于0.5mm咬边等缺陷。焊缝与母材应光滑过渡，防止缺陷处应力集中而产生冷裂纹。咬边深度不得大于0.5mm，深度小于0.5mm的单个咬边必须打磨光滑，咬边深度大于0.5mm或连续咬边长度大于10mm必须进行补焊。补焊后得焊缝必须进行打磨与母材光滑过渡。焊接过程中，每焊接一层后必须将药皮清理干净后进行自检，对出现的焊接缺陷必须进行补焊，补焊合格后清理干净方可进行下一层的焊接。
钛焊缝和热影响区表面的颜色以银白色、淡黄色、金黄色、淡蓝色为合格，允许出现不超过单条焊缝总长度20%的深蓝或紫蓝色，但对于焊缝表面呈灰色或有黄色粉状物，则必须判定为不合格，必须进行返修。
3.2缺陷类型及控制措施
在钛贴条的焊接过程中，气孔与裂纹是最主要的焊接缺陷。
1.焊缝气孔
研究表明，氢元素是产生气孔的主要原因，同时，钛板及焊丝表面受到外部杂质的污染，对气孔的形成也有一定的影响。
控制气孔产生的措施如下：
（1）焊接前做好焊接清理工作。钛贴条及焊丝酸洗后，用清水冲洗干净，烘干后使用。同时，基板及钛复层坡口50mm内清理干净污染物。使用过程中亦保证不被污染。
（2）控制氩气纯度。氩气纯度不应低于99.99%。氩气纯度不合格，还会造成钛复层被氧化。
（3）正确的焊接方式。基板焊接过程中仔细观察熔池和熔孔，根据间隙调整焊接速度与焊枪摆幅。钛复层焊接时，提前送气，高频引弧，发生夹钨现象后，应停止焊接。适当增加熔池停留时间，使气泡尽可能的逸出，也可以减少气孔的形成。
2.焊缝裂纹
当焊缝中存在杂质、板材或焊丝中存有水分或油污、外界环境潮湿等，都会产生裂纹。特别是在冬季施工，基板相对较厚，钛复层冷却速度较快，焊缝中参与氢来不及逸出，以过饱和的形式存在于焊缝中，形成应力裂纹。
控制裂纹产生的措施如下：
（1）焊接前清理干净母材及焊丝表面油污，同时注意焊丝质量，加强焊丝复检。冬季施工，要对基板进行预热，提高焊件温度，降低冷却速度，去除周围水分。
（2）尽量采用小的焊接参数进行焊接。钛贴条与钛复层之间的角焊缝应平滑、致密的向母材过度。
（3）焊缝应尽量一次成型，若出现断焊，应将受热焊丝的端部10~20mm剪除。焊接必须采用间接焊接的方式，即两种金属单独焊接，互不相熔。若熔深过大，应立即停止施焊，查明原因。
对于长度小于5mm的裂纹，宜采用直接补焊法，对于长度大于5mm的裂纹，通常采用挖补法。同一部位挖补次数不易超过两次。
3.焊缝颜色异常
焊缝或近焊缝区保护不良时，受氧、氮等元素影响，焊缝颜色出现不同的变化，不同的颜色也意味着焊件能否达到使用要求，是否需要处理。对于表面呈灰色或白色粉状物的钛焊缝，必须进行返修处理。因此在钛复层的焊接过程中，必须注意焊缝及热影响区的保护，可采用拖罩形成的气室进行保护，或者采用大喷嘴氩弧焊枪，扩大周围保护区域。
4结论
烟囱钢内筒施工质量的控制关键是对焊缝质量的控制。本文主要从焊接工艺开始，详细分析了焊接过程中几种典型焊缝缺陷产生原因及控制措施。
钛钢复合板已在电力工程中得到了广泛的应用，该工程取得了良好的实践效果，可为当前钛钢复合板焊接质量控制提供借鉴和参考。
参考文献：
[1]GB13149-2009，钛及钛合金复合钢板焊接技术要求[S]
[2]DL869-2012，火电厂焊接技术规程[S]