1、上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-1第七章 新材料、新技术、新工艺的应用一 土建外高桥第三发电厂建设在软土地基上，地下水位高，地质条件差；同时本工程工期紧、土建工程量大，深基坑施工多、大体积砼施工项目多、主厂房钢结构制作难度大、施工复杂等；施工过程中如何确保在深基坑开挖过程防止桩基偏移、如何确保锅炉大底板 12750m3的大体积混凝土施工不出现有害裂缝，如何确保 240m 集束式超高钢内筒烟囱安全顶升以及主体钢结构制作与安装等土建施工难题，因此在本期工程中结合二期成功经验，运用现代化施工管理手段、积极推广应用“四新”技术，以提高工程质量。1 新材料的应用1.1 普通钢板内衬
2、玻璃砖 2 新技术的应用2.1 软土地基桩位偏移的控制为确保 05 年 12 月 28 日吊#7 炉钢架和主厂房施工进度，总体进度安排#7 锅炉基础施工与#7 机汽机房、除氧间桩基施工同步进行；该进度安排虽能为主厂房基础抢回4 至 5 个月工期，但桩基施工将对锅炉基础的水泥土搅拌桩围护结构和锅炉基础的土体稳定产生极不利的影响，因此，施工过程中对桩基沉桩施工和锅炉基础施工应增加相应的技术措施，确保锅炉基础基坑安全和防止已完桩基发生偏移。2.2 大体积混凝土施工不出现有害裂缝本工程大体积砼施工项目多，为确保大体积混凝土施工不出现有害裂缝，须在二期工程大体积砼施工成功经验的基础上，进一步做好：2.2
3、.1 优化混凝土配合比，减少混凝土单方水泥用量，根据不同的水泥品种、水灰比、粉煤灰掺入量、外加剂品种及掺量,以及施工时不同季节，进行配合比设计，确定适合不同季节的最佳混凝土配合比。上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-2 2.2.2 优化施工方案、施工工艺，对二期大体积砼施工进行总结，对一些技术措施和施工工艺进行改进，增加一些新的技术措施保证大体积混凝土施工不出现有害裂缝。2.3 液压提升倒装法烟囱钢内筒安装采用液压同步提升方法，利用安装在顶层钢平台下面一层承重钢平台上的 4 台 250t 油缸组成的支撑系统进行提升液。压同步提升技术是一项新颖的超大型结构提升安装施工技术，它采
4、用柔性钢绞线承重，提升器集群，计算机控制，液压同步提升新原理，结合现代化施工工艺，实现大吨位、超大型构件高空整体同步提升安装。3 新工艺的应用3.1 60mm 钢板对接焊工艺厚钢板的坡口采用坡口加工机加工，确定的施焊顺序、层数、焊接参数等。3.2 40mm 腹板与 60mm 翼缘板的角焊缝焊接工艺焊接 H 型钢的 90角接头焊缝采用埋弧自动焊接工艺，该工艺是钢结构制作中的关键工艺，须确定有效预热的温度、做好预热与焊接的配合，并确定合理的焊接顺序、焊接参数，从而控制焊接变形，并达到焊缝的内在及外观质量。为防止延迟性裂纹的产生，焊后进行后热保温处理，使其缓慢冷却。3.3 箱形梁柱焊接箱形梁柱形状简
5、单、但内设加筋隔板，使焊接工艺变得复杂，焊接熔敷金属量大，焊接变形不易控制。箱形梁柱纵向角端焊缝焊接时，箱形柱应置于水平位置，四条焊缝的焊接方向保持一致，以减少扭曲变形，每根箱形梁柱的焊接作业连续完成。箱形梁柱焊接时，采用电加热方法、四条焊缝均匀加热，防止扭曲变形。3.4 钢内筒玻璃砖内衬施工工艺宾高德#55 玻璃砖是一种泡沫硅酸硼玻璃，厚度为 38mm，是一种无机玻璃，是目前火力发电厂烟道、烟囱最可靠耐用的一种内衬材料。施工时对基层、施工环境、施工工序间时间控制要求很高，也是我公司首次接触这种施工工艺。上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-3二 安装1 奥氏体钢 SA213S
6、304H 和 SA213TP310HCbN 的焊接1.1 钢材特点随着机组容量越来越大，锅炉的压力和温度参数也越来越高，这样对锅炉的材料性能要求也越来越高，耐热钢材料从珠光体钢到马氏体铁素体到奥氏体，材料的高温强度和蠕变强度越来越好，同时这些材料对焊接的要求也相应提高了。本工程二级再热器和三级过热器所采用的材料分别用 SA213S304H 和SA213TP310HCbN 替代了二期工程所用的 SA213T91，它们的焊接性能及方法有很大程度的不同，这两种材料是近年来国内引进的新型材料，是本工程焊接面临的一个新的课题。SA213S304H 和 SA213TP310HCbN 是较典型的奥氏体的耐热
7、钢，SA213S304H 对应的我们经常碰到的 18-8 型钢种，其对应的合金成分主要 Cr 含量 1820%，Ni 含量8.011%,同时严格控制 S、P 杂质，SA213TP310HCbN 钢其对应的合金成分主要 Cr 含量2426%，Ni 含量 1723%,同时严格控制 S、P 杂质，是 25-20 型奥氏体钢。1.2 工艺要点1.2.1 奥氏体钢的导热系数小而线膨胀系数大，焊接后易产生焊接变形，为次，应选用焊接线能量较集中的焊接方法，快速进行焊接，由于二级再热器和三级过热器都是小口径管，单个焊口焊接量较小所以我们将选用氩弧焊的焊接方法。1.2.2 奥氏体钢的电阻率较大，易使焊接接头过热
8、，为了防止过热，焊接电流则选得小一些，一般比焊接低碳钢低 20%。1.2.3 奥氏体钢在焊接时出现热裂纹的机会比碳钢要多，因为奥氏体钢易形成方向性很强的柱状晶焊缝组织，有利于杂质的偏析和缺陷的聚集，奥氏体钢的导热系数小而线膨胀系数大，在焊接的不均匀加热和冷却条件下，焊接接头形成较大的拉应力，因此焊缝处易产生热裂纹，所以焊接时采用小的线能量，减小焊接电流，加快焊接速度，同时每层焊缝的交接处要错开。1.2.4 焊缝尽可能避免重复加热，且采用多层多道焊，在可能的条件下，每层施焊的方向应与前一层相反，并等待前层焊缝冷至 4050后再焊下一层，避免层间温度过高，必要时可用喷水或压缩空气吹的办法进行强制冷
9、却。1.2.5 为了避免奥氏体钢的径间腐蚀，焊接材料的选择尽可能含碳量低些。上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-4 1.2.6 焊接时切忌在管子表面任意引弧，避免引弧处管子表面损伤。1.2.7 SA213S304H 和 SA213TP310HCbN 这两种材料均为高合金钢，为了避免根部出现过氧化，奥氏体钢氩弧焊打底焊接时内部充混合气体作内保护，以确保根部的焊接质量。针对 SA213S304H 和 SA213TP310HCbN 这两种材料的焊接，我们将成立专门的课题小组，同时在焊接质量管理上实施焊接前，焊接过程中和焊接后的三个阶段控制签证制度。焊接前控制：施工前对这两种钢种完成
10、相应的焊接工艺评定，对以往有不锈钢焊接资质的焊工进一步培训，来承担这些材料的焊接任务，检查工器具和对口质量是否满足工艺评定及焊接标准要求。最后对选用焊接材料进一步确认把关和施工环境的认可。焊接过程中的控制：由焊接技术员和质量员继续跟踪检查，其内容涉及到焊接材料、焊前预热、焊接电流、焊接电压、焊缝层、道数、层间清理、层间温度控制和保护气体，进行定时随机的旁站监督检查并记录，所有检查项目应符合焊接工艺评定及焊接技术规范要求。对一些困难位置的施焊，采用焊接旁站监督。焊接过程后控制：由质量员负责检查焊缝表面清理情况及焊缝表面质量，现场文明施工以及落手清工作，对不符合质量、文明施工要求的，及时督促加以纠
11、正，并对检查合格的焊缝按规范要求及时委托做无损探伤检查。通过三阶段的检查，能够及时发现问题，及时对产生的问题进行分析，对不符合要求的因素在施工过程中加以控制，真正实行动态控制，通过这一系列的控制手段来保证这两种新材料在现场成功运用。2 高合金 SA-335P92 大口径厚管壁的焊接措施本标段汽机的主蒸汽、再热蒸汽管道采用 SA-335P92、P91 钢种，大口径 SA-335P92 材料的现场安装对焊接、热处理、金属检验等多工种的配合、协调和焊接质量的控制提出了新要求。同时因管壁厚、刚性大、合金成份高，焊后容易产生焊接冷裂纹。针对该钢种特点，拟采用合理的焊接方法和工艺及特殊的焊接措施，如先进焊
12、接设备的投入、加强焊接人员的培训、对新钢种的焊接工艺评定、对高合金钢管道接头在焊接过程中背部充保护气体、焊接质量三阶段的控制等一系列有效而科学的手段，以保证本标段焊接质量始终处于受控状态。上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-52.1 P92 钢焊接工艺参数选择的原则P92 钢是在 P91 钢的基础上加 1.52.0的 W，降低了 Mo 的含量以调整铁素体-奥氏体元素之间的平衡，并加入了微量合金元素硼。600许用应力比 P91 高 34，达到 TP347 的水平。由于它具有较高的蠕变性能，所以可以减轻锅炉和管道部件的重量。它的抗热疲劳性强于奥氏体不锈钢。同时，另外一个存在的事实
13、是焊接接头的性能随着线能量的增加而变劣，因此，焊接工艺的正确合理与否是 P92 钢获得良好性能的前提。从国外的文献资料来看，P92 钢焊接工艺评定仅给出了一个合理的工艺范围，它存在着与实际施工的差距。例如，制约焊接线能量输入的热容量、冷却条件等都与工艺评定条件有所不同，现场焊接对这些因素都应予以了充分的考虑。本标段选用的 P92 钢焊接工艺的原则如下：a) 相关技术标准热处理工艺参数与我公司焊接工艺试验室所做试验的评定结果不相悖，尽可能明确小的选择范围。b) 对未能明示的工艺参数完全按照既定的工艺标准执行，并明确尽量小的选择范围。c) 焊接线能量的选择在不违反工艺评定给出的范围中选用尽量小的规
14、范，所有焊接因素的变量均考虑利用小的线能量。手工电弧焊的焊接线能量控制在 17KJ/cm 以内。根部三层焊接时内壁充氩气保护。P92 钢焊接工艺流程如下：2.2 P92 钢焊接工艺控制措施本工程采用了高合金钢 SA-335P92、P91 大口径厚壁管，用于主蒸汽和再热蒸汽管道上，规格有 Di34972、Di24853、Di66950、Di50238 等。因为管壁厚、刚度大，即焊接时拘束度大，容易引起焊接冷裂纹的产生，同时要确保焊缝的韧性指标值。故对 SA-335P92 大口径厚管的焊接，在保证质量的前提下，应考虑专门的焊接措施，焊后合理选用热处理工艺措施，即焊后冷至 80100恒温 1 小时，
15、让奥氏体转变为预 热 焊 接冷至 80100冷至室温后 热焊后热处理探 伤二次焊预 热探伤 焊后热处理上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-6 马氏体，随即进行焊后热处理，以达到既防止冷裂纹产生，又符合设计的强度要求。为此必须严格按焊接工艺评定的技术要求，对焊条进行烘焙，焊接前采用合适的预热方法，焊后合理选用热处理工艺措施，热处理工艺建立在工艺评定的基础上，方法采用远红外或感应加热，热处理时必需控制内外壁温差，同时增加温控测点，焊接时要严格控制焊接线能量，确保焊缝韧性指标值。同时从焊接工艺角度出发，特别是在施焊技术方面，也应采取相应的措施。我们将从以下几个方面来控制:a) 采用
16、先进的全数字逆变焊机这类焊机由于以软件为核心，可实现各种复杂的工艺特性及使用特性。事先将验证的工艺评定参数锁定在焊机的微电脑中，任何人不得随意更改焊接规范，使焊工按预先设定的准确工艺参数进行施焊，排除了人为的因素，使焊工的工作质量得到有效控制，最终得到满意的焊接质量。b) 控制每道焊缝的几何尺寸(宽厚比）每层(道）焊缝的厚度不得超过焊条的直径，施焊摆动宽度为焊条直径的 34 倍。c) 对壁厚70mm 的焊口，将采用中间探伤的措施保证根部的焊缝质量，即焊口从根层焊至壁厚的 2030mm 时即停止焊接，及时对此焊缝进行 RT 检验，防止整只焊口焊完后因根部缺陷，而造成大面积的返工。d) 氩弧焊封底
17、后紧接着用焊二层，小直径的焊条焊接时根部背面继续充氩气保护，以确保焊缝根部质量，然后再逐步增加焊条规格，焊接过程中严格控制焊接线能量，以保证焊缝的韧性。e) P92 钢的焊接全过程实施旁站监督，以确保工艺准确实施。f) 投入先进的电脑温控热处理设备用于对 SA-335P92 钢种的预热、层间温度控制（使预热、层间温度始终控制在 200300之间）和焊后热处理。3 M1280D-2400t.m 塔式起重机的运用根据本工程塔式锅炉安装的特点，方本公司从澳大利亚采购了国内第一台M1280D2400tm 自升式塔式起重机，最大起重量达到 140t，其最大的优点是在主钢架吊装过程中，在地面另配备一台 K
18、H-700 履带式起重机，可对部分横梁和斜撑构件先在地面进行组合，再用 M1280D2400tm 吊机吊装就位，从而大大减少吊装件数，加快吊装进度，有利于加快锅炉安装进度和缩短整个工程的施工周期。上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-74 锅炉主钢架吊完直接进行受热面吊装的新工艺运用鉴于塔式锅炉的结构特点，为加快锅炉安装进度和缩短总工期，我方计划在主钢架吊完后不等辅钢架吊完就直接进行受热面吊装。为此先在炉内布置一台 M1280D-2400tm 吊机作为主钢架和大板梁吊装机械，然后在炉顶钢架上布置一台炉顶吊，作为拆除 M1280D-2400tm 吊机和吊装吊杆螺栓、集箱临抛、垂直
19、水冷壁的机械。刚性梁采用液压提升装置吊装，刚性梁到位后进行找正，一方面可解决受热面吊装时主钢架横梁层间施工人员水平通道，另一方面可解决受热面安装找正加固无地方支撑。采用此种施工方法可大大缩短锅炉的安装工期，但同时也给施工作业提出新的要求和课题：如何确保安全、可靠、畅通的施工垂直通道以及各层作业面的水平通道。为此我方计划在炉后靠固定端主立柱上附一台垂直升降电梯、与主立柱同步进行安装，作为前期的施工垂直通道。水平通道利用主钢架的每层横梁，搭设临时作业平台和通道，具体见下图。上海外高桥第三发电厂工程#5、#6 标施工组织设计7-8 31.5m30.5m、AAA-、 、BB B-、 、2.5m.0.9m2.5m61.7m1.7受热面安装期间锅炉临时平台示意图
