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文档简介

火力发电厂锅炉炉顶密封保温新结构技术培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01炉顶密封保温现状与问题分析02新型密封保温材料技术特性03多层复合密封保温构造设计04关键部位施工工艺规范CONTENTS目录05质量验收与性能检测方法06工程案例与应用效果分析07行业标准与未来技术趋势01炉顶密封保温现状与问题分析

电力行业能源效率提升背景经济发展对电力需求的持续增长改革开放以来,我国经济迅猛发展,电力作为重要基础能源,需求持续攀升。尽管大型、特大型电站相继投入运转,但仍难以完全满足国民经济快速发展的需要,电力建设速度不断加快。

能源节约与环保的双重压力在开发电力的同时,能源节约至关重要。锅炉炉顶“三漏”现象(漏风、漏灰、漏烟)浪费能源,污染环境,使电站经济效益受到严重影响,有的炉顶温度高达80—90摄氏度,积灰达30-50cm。

现有炉顶密封保温结构的局限性我国锅炉制造厂、电力设计和研究单位虽对锅炉炉顶结构进行了逐渐改良,但传统密封保温结构在长期高温运行下易因异常膨胀拉裂密封罩、限制部件膨胀导致裂痕等问题,“三漏”现象仍未得到根本治理。

提升能源效率的迫切需求良好的保温系统可显著降低能耗,提高热效率。据统计,保温不良可使热损失增加2-5%,相当于大型机组每年增加数千吨标煤消耗。优化炉顶密封保温结构是提升能源效率的关键途径之一。能源浪费问题传统炉顶"三漏"现象危害分析炉顶"三漏"导致大量热能散失,部分锅炉炉顶温度高达80—90摄氏度,增加燃料消耗,降低锅炉热效率,直接影响电厂经济效益。环境污染问题漏灰现象严重,部分锅炉炉顶积灰达30-50cm,不仅污染设备和工作环境,还可能导致粉尘排放超标,影响周边空气质量。设备安全隐患炉顶密封不严使烟、灰泄漏,造成大包内积灰严重,如某电厂#2炉大包内积灰达400mm以上,导致炉顶各吊杆荷重大大超过设计要求,威胁机组安全运行。维护成本增加频繁的泄漏问题需要反复维修,更换密封材料和保温层,增加了设备维护的人工和材料成本,同时影响机组正常运行时间。

现有密封结构失效原因解析01金属密封件热膨胀疲劳破坏传统金属密封件在长期高温运行下,因不同受热面穿墙管膨胀量差异大(如内护板膨胀量达7.44mm/m,穿墙管仅3.33mm/m),易产生交变应力导致拉裂或烧损,引发漏风漏灰。

02密封材料性能不匹配部分设计采用硬质保温材料(如微孔硅酸钙)与密封层间易产生缝隙,或软质材料耐温性不足(一般软质材料使用温度较低),导致导热系数增大,密封保温效果下降。

03施工工艺与质量缺陷现场安装时,因工期紧张、管理不到位,存在密封焊接漏焊、保温层接缝处理不当、材料铺设不规范等问题,如部分炉顶积灰达30-50cm,加剧密封失效。

04结构设计限制膨胀补偿前墙与顶棚管弯头处原设计无膨胀余地,高温耐火砼浇注成整体限制交织膨胀,长期运行后产生裂纹;传统二次密封结构在异常膨胀下易拉裂密封罩。

温度场分布与热损失数据对比

传统密封保温结构温度场特征传统结构炉顶表面温度可达80—90摄氏度,局部区域积灰厚度达30-50cm,存在明显温度分布不均现象,高温区域集中在穿墙管与顶棚交界处。

新型密封保温结构温度场优化采用多层复合结构(微膨胀可塑料+硅酸铝纤维毡+岩棉+微孔硅酸钙)后,炉顶表面温度可控制在50℃以下,温度场分布均匀,无明显热点区域。

热损失数据对比分析传统结构热损失占总热损失的10-15%,新型结构通过立体柔性密封技术,热损失可降低至3-5%,某1000MW机组改造后年节约标煤数千吨。

红外热像检测结果对比红外热像图显示,传统结构存在多处热斑(温度>70℃),新型结构表面温度均匀,最大温差不超过10℃,密封薄弱点减少90%以上。02新型密封保温材料技术特性核心性能参数指标微膨胀可塑料性能参数与应用

耐火度高,可随温度变化轻微膨胀且不产生裂纹,可塑性优良,能有效补偿鳍片密封漏焊缺陷,是理想的密封材料。在顶棚密封中的应用

作为顶棚第一层密封材料,可直接捣打施工,厚度通常为60mm(从顶棚管中心线算起),施工前需在穿顶棚管子上涂抹1mm厚沥青以确保捣打密实,无蜂窝空洞。与其他材料的协同作用

在穿墙管密封结构中,常与硅酸铝耐火纤维毡等材料配合使用,如先以微膨胀可塑料打实基层,再粘贴纤维毡,最后复打可塑料,形成复合密封体系。施工工艺要点

需在锅炉水压合格后施工,与支承钩(间距400mm×400mm错列布置)配合固定,干燥后进行后续保温层施工,确保与整体密封保温结构紧密结合。硅酸铝纤维毡耐高温性能测试耐温性能测试标准依据《火力发电厂保温材料技术条件》DL/T776-2001,采用分类温度法测定硅酸铝纤维毡耐高温性能,测试温度范围覆盖锅炉炉顶典型工作环境(200℃-1400℃)。关键指标测试结果典型硅酸铝纤维毡在1000℃下永久线性收缩率≤1.5%,1200℃下≤3.0%;热导率在800℃时≤0.20W/(m·k),1000℃时≤0.27W/(m·k),满足炉顶高温密封保温需求。热冲击性能验证经1400℃高温循环冲击试验,材料无开裂、粉化现象,结合高温黏合剂使用时,24小时浸泡后黏合强度提升30%,确保长期热稳定性能。现场应用对比数据某1000MW机组炉顶改造中,采用分类温度1400℃的硅酸铝纤维毡后,表面温度由改造前80-90℃降至50℃以下,热损失降低40%,优于传统保温材料。岩棉保温层与微孔硅酸钙复合体系岩棉保温层的核心特性岩棉板具有低导热系数,一般约为0.040W/(m·K),且具备一定强度,施工时不易被破坏,能有效阻隔热量传递,是保温层的重要组成部分。微孔硅酸钙的功能定位微孔硅酸钙制品导热系数小、强度大,主要考虑表面强度,对施工及运转后在顶棚上行走起到保护构造的作用,确保保温结构的稳定性。复合体系的协同作用岩棉保温层与微孔硅酸钙形成复合体系,岩棉负责高效隔热,微孔硅酸钙提供表面保护,二者结合可减少散热量,提升整体保温密封效果,解决传统单一材料在保温或强度方面的不足。

高温黏合剂化学成分与黏合强度主要化学成分组成高温黏合剂主要成分为SiO₂(32-35%)、Al₂O₃(8-9%)、Na₂O(6.9-7.2%),烧失量(LOI)约45%,乳白色黏稠状,密度1.52-1.58g/cm³。

高温环境黏合强度特性常温下自然硬化,温度超过300℃时黏合强度显著提升,可承受1400℃以下高温环境,对陶瓷纤维与金属、陶瓷纤维之间具有优异黏合力。

抗腐蚀与热冲击性能具备优越的抗腐蚀性和防热冲击能力,适用于锅炉炉顶密封等长期高温交变工况,可作为陶瓷纤维毯、耐火砖等材料的理想黏合剂。

施工覆盖率与保质期每毫米厚度理论覆盖率均匀,产品规格为4kg/卷或8kg/卷,在干燥储存条件下保质期12个月,施工时需确保涂刷均匀无流淌。03多层复合密封保温构造设计

顶棚五层结构优化方案第一层:微膨胀可塑料密封层采用微膨胀可塑料作为首层密封材料,利用其随温度变化轻微膨胀的特性,可有效补偿鳍片密封漏焊缺陷,具有高耐火度和良好可塑性,厚度通常为60mm,能在高温下保持结构完整性,防止裂纹产生。

第二层:耐高温软质保温层选用硅酸铝纤维毡等耐火度高的软质材料,厚度约100mm,其耐高温特性可避免普通软质材料因温度过高导致导热系数增大的问题,同时紧密贴合密封层,减少层间缝隙,提升保温效果。

第三层:岩棉保温层采用导热系数小、具有一定强度的岩棉板,厚度根据设计要求确定,施工时不易被破坏,能有效阻隔热量传递,进一步降低热损失,是保温系统的重要中间屏障。

第四层:微孔硅酸钙保护层该层主要考虑表面强度,选用导热系数小、强度大的微孔硅酸钙制品,厚度通常为70mm,对施工及运转后在顶棚上行走起到保护构造的作用,确保保温结构的稳定性和耐久性。

第五层:铁丝网加抹面层最外层敷设20×20×Φ1.6mm铁丝网,并用配套压板固定,外面施工20mm厚抹面料,分两层施工,第一层粗抹打毛,第二层细抹压光,压设间距1000mm-1200mm的膨胀缝,保证表面平整美观,同时进一步增强保温层的整体性和防护能力。01水冷壁与顶棚交界处S型密封设计传统密封结构的缺陷传统二次密封在铁件密封匣内打高温耐火砖,上部用棉状保温材料塞实,锅炉长时间运行中,会因异常膨胀将密封罩拉裂,造成泄露。02S型密封结构组成在水冷壁鳍片、密封罩、顶棚鳍片上焊钓钉,里层粘贴软质硅酸铝板,形成由水冷壁至密封罩至顶棚的“S”型结构,上层打微膨胀可塑料。03S型密封的技术优势通过“S”型结构可有效吸收不同部件间的热膨胀差异,解决因热交变应力引起的漏风漏灰问题,提升密封的可靠性和耐久性。04材料选择要求软质硅酸铝板需具备良好的柔韧性和耐高温性能,微膨胀可塑料应具有随温度变化轻微膨胀且不产生裂纹的特性,确保密封效果。前墙与顶部弧形弯头膨胀缝处理传统结构问题分析原结构将前墙与顶棚管弯头用高温耐火砼整体浇注或顶死弧形弯头,限制了交织膨胀,长期运行易因热应力导致裂痕,造成烟气泄露。S型膨胀缝设计方案在弯头与前墙之间留设S型膨胀缝,内部从里向外反向留设,既为不同部件的热膨胀提供缓冲空间,又通过结构造型增强密封效果。S型密封结构施工工艺弯头与前墙间隙用微膨胀可塑料打实,上方依次叠加硅酸铝纤维棉板及可塑料;弯头内侧端部塞硅酸铝纤维棉,外部打微膨胀可塑料,形成完整S型密封构造。实施效果与优势该结构既解决了因膨胀受限产生的开裂问题,又通过多层密封材料组合确保密封严密性,经某电厂实践应用,有效消除了前墙与顶部交界处的“三漏”现象。

立体柔性密封技术原理与应用动态膨胀吸收理念以动态吸收锅炉热膨胀为核心,将膨胀点置于密封层中心,通过多层纤维材料调整吸收三方位膨胀量,确保密封层完整性,解决热交变应力导致的漏风漏灰问题。

核心材料组成采用优质高强度陶瓷纤维毯(AL2O346.5%、SiO253.3%,分类温度1400℃)与高温黏合剂(最高工作温度1400℃,高温下黏合力强),具有耐腐、耐高温、抗热冲击特性。

施工工艺特点施工时采用平滑过渡、自然成型方式,穿墙管处密封延展量不小于500mm(水平250mm+高度250mm),覆盖原金属密封盒;通过高温黏合剂将陶瓷纤维与金属表面牢固粘合,形成可塑性密封结构。

应用效果案例灵武电厂二期1000MW超超临界机组采用该技术后,有效解决炉顶泄露问题,降低罩壳表面温度,提高机组运行效率;某电厂#2炉改造后,大包内积灰从400mm以上降至无明显积灰,吊杆荷载恢复设计值。04关键部位施工工艺规范

炉顶积灰清理与基层处理流程积灰清理范围与标准清理范围包括锅炉顶棚一次密封区域、大包内部及各吊杆表面,需将积灰厚度控制在0mm,确保金属密封板、穿墙管根部等关键部位无残留积灰,为后续密封施工创造清洁基层。

机械与人工清理结合工艺采用负压吸尘器对大面积积灰进行初步清理,配合人工使用铜制工具对密封盒、鳍片管间隙等精细部位进行铲除,严禁使用硬质工具损伤金属密封结构,清理产生的废料需按环保要求集中外运处理。

基层表面预处理要求对金属密封板、穿墙管表面进行除锈打磨,达到Sa2.5级标准,露出金属本色;清除油污、氧化皮及旧保温粘结物,采用压缩空气吹扫表面浮尘,确保基层平整度误差≤3mm/m,为保温材料粘结提供可靠界面。

密封缺陷检测与修复使用内窥镜检查鳍片管焊缝、密封盒连接处,标记裂纹、漏焊等缺陷;采用渗透探伤确认缺陷范围,对开裂焊缝进行补焊处理,焊后进行100%外观检查及无损检测,确保一次密封结构完整性。可塑料捣打施工质量控制要点施工前表面处理要求施工前需彻底清理施工区域金属表面的灰尘、油污、铁锈等污物,穿墙管表面应涂抹1mm厚沥青,确保工作面达到无尘粒、无锈迹状态,以保证可塑料与基层的有效粘结。材料配比与搅拌控制严格按照材料说明书控制水料比,搅拌应均匀无结块,搅拌时间宜为3-5分钟,确保可塑料具有良好的可塑性和流动性,满足捣打施工要求。捣打密实度控制措施采用专用捣打工具分层捣打,每层厚度不超过50mm,确保捣打密实无蜂窝空洞,重点关注边角及穿墙管周围区域,必要时采用人工辅助压实,保证整体结构致密。干燥养护工艺要求可塑料施工完成后应自然干燥,干燥过程中避免快速升温,环境温度不低于5℃,干燥时间不少于72小时,严禁在未完全干燥前进行后续工序施工,防止出现裂纹。施工厚度与膨胀缝设置严格控制可塑料设计厚度,如顶棚管处捣打厚度从管中心线算起为60mm,施工后表面平整度误差不超过±5mm;按设计要求每1000-1200mm设置膨胀缝,缝宽20mm,内填硅酸铝纤维。穿顶管密封延展量施工标准

延展量基本要求穿顶管处总密封延展量不得小于500mm,其中水平方向延展250mm,高度方向延展250mm,以完全覆盖原金属密封盒区域,确保吸收锅炉运行时的三维膨胀位移。关键部位延展控制高温过热器、再热器穿顶管处延展量需满足吸收不小于100mm的膨胀量要求,采用多层柔性密封结构设计,如"S"型密封构造配合弹性支撑,避免因膨胀差异导致密封失效。施工工艺标准延展区域密封层应采用错缝搭接施工,同层材料错缝距离不小于150mm,层间压缝不小于100mm,使用高温粘结剂(耐温≥1400℃)确保层间结合强度,铁丝网加固间距≤400mm×400mm。验收检测标准施工后需通过热态试验验证延展性能,在额定工况下表面温度应≤50℃,热损失≤3W/(m²·K),采用红外热像仪检测无局部超温点,密封层无开裂、脱落现象。金属密封盒与陶瓷纤维复合工艺

金属密封盒结构优化传统二次密封罩在锅炉长期运行中易因异常膨胀拉裂,需保留原金属密封盒基础结构,在其外部增设弹性缓冲层,通过焊接钓钉固定陶瓷纤维材料,形成刚柔结合的密封体系,提升抗变形能力。

陶瓷纤维层复合工艺采用多层复合结构:内层粘贴20mm厚软质硅酸铝板,涂刷3mm高温粘结剂,中层填充硅酸铝纤维棉,外层捣打40mm厚微膨胀可塑料,通过"S"型走向实现水冷壁至顶棚的连续密封,吸收三维方向膨胀位移。

固定与膨胀补偿设计在密封盒、水冷壁鳍片及顶棚管上按400mm×400mm错列布置耐高温钓钉,使用自锁压板固定陶瓷纤维层,确保密封材料与金属表面紧密贴合;在结构交接处预留20-50mm膨胀缝,内填硅酸铝纤维绳,满足热态工况下5-10mm/m的膨胀需求。

施工质量控制要点金属密封盒内壁除锈打磨至Sa2.5级,确保粘结强度;陶瓷纤维层施工前需进行压缩量测试(压缩率控制在15%-20%),捣打可塑料时采用分层振捣(每层厚度≤30mm),表面平整度误差≤5mm/m,焊接钓钉抗拉强度需≥120kPa。05质量验收与性能检测方法

表面温度红外热像检测技术红外热像检测原理与优势红外热像仪通过接收物体表面红外辐射,将温度分布转化为可视化热像图,实现非接触式检测。其优势在于可快速识别保温缺陷区域,直观显示温度场分布,较传统测温更高效全面。

检测实施要点与标准检测前需清除表面障碍物,保持设备与被测表面距离适中;检测时应按照《火力发电厂保温工程热态考核测试与评价规程》DL/T934-2005执行,重点监控炉顶、穿墙管等易泄漏部位。

数据解读与缺陷判定通过分析热像图中异常高温点(如超过设计值80-90℃)及温度梯度变化,判定保温层破损、缝隙等缺陷。例如,某电厂炉顶积灰400mm处热像显示局部温度达90℃,对应密封失效区域。

与传统检测方法对比相比热电偶单点测温,红外热像可实现大面积扫描,检测效率提升3-5倍;较超声波测厚更侧重表面温度场分析,能直接反映热损失情况,二者结合可全面评估保温性能。热损失计算与能效评估标准

热损失构成与计算方法锅炉热损失主要包括烟气带走热损失(约占总热损失的70%)、不完全燃烧损失(10-15%)、辐射散热损失(10-15%)及其他损失(约5%)。通过热流密度公式q=λ(dT/dx)计算传导热损失,结合对流换热系数h及辐射传热公式评估综合热损失。

能效评估核心指标评估指标包括锅炉热效率(通常85-94%,超临界锅炉可达92-94%)、表面温度(良好保温可控制在50℃以下)、热损失率(保温不良可使热损失增加2-5%)。依据《火力发电厂保温工程热态考核测试与评价规程》DL/T934-2005执行检测。

行业标准与规范依据执行标准包括《工业设备及管道绝热规范》GB/T13350-2017、《火电厂锅炉设备保温设计》DL/T5072-2007,规定保温层厚度、材料性能及施工质量要求,确保热损失控制在设计范围内。

红外热像检测技术应用采用红外热像仪非接触式检测锅炉表面温度分布,快速识别保温缺陷区域;结合热电偶测温实时监测温度变化,通过温度分布图直观定位薄弱环节,为保温优化提供数据支持。密封性能压力测试规范

测试压力标准确定根据DL/T5072-2007标准,锅炉炉顶密封压力测试应采用1.5倍设计工作压力,且不低于0.2MPa。对于超临界机组,测试压力需达到30MPa以上。

测试介质与环境要求测试介质优先选用洁净压缩空气或氮气,环境温度应控制在5℃-35℃之间,相对湿度不大于85%。严禁使用氧气或易燃易爆气体作为测试介质。

保压时间与泄漏量标准保压时间应不少于30分钟,压降不得超过初始压力的2%。采用皂液法检测泄漏点,单个泄漏点气泡产生频率不得超过1个/分钟。

测试设备与仪器要求压力表精度等级不低于1.6级,量程应为测试压力的1.5-3倍。采用数字式压力记录仪,数据采集间隔不大于10秒,存储容量不少于1000组数据。

测试结果判定与处理测试合格标准:保压期间无可见泄漏,压降符合规范要求。不合格时应标记泄漏位置,待修复后重新测试,直至连续两次测试合格。测试记录需包含环境参数、压力曲线及泄漏点照片。

保温层厚度超声波检测应用检测原理与技术特点超声波检测基于声波传播速度与介质特性的关系,通过探头向保温层发射超声波,接收反射信号计算厚度。具有非接触、精度高(误差≤±1mm)、可穿透多层材料等特点,适用于锅炉复杂保温结构检测。

现场检测操作流程检测前需清理表面杂物,涂抹耦合剂确保声波耦合;按网格法布点(间距≤500mm),每个测点重复测量3次取平均值;重点检测管道弯头、阀门等易损部位,数据实时记录并标记异常区域。

数据处理与标准对比检测数据需剔除异常值后计算算术平均值,与设计值(如DL/T5072标准要求)对比,偏差超过10%需标记为不合格。例如某电厂锅炉顶棚保温设计厚度150mm,实测最小厚度132mm,判定为局部不达标。

典型问题诊断案例某1000MW机组炉顶密封改造后,超声波检测发现穿墙管处保温层厚度仅80mm(设计120mm),结合红外热像仪确认存在热损失超标,经返工填补硅酸铝纤维毡后厚度达标,表面温度降至50℃以下。06工程案例与应用效果分析1000MW机组炉顶改造实例改造背景与问题分析某1000MW机组锅炉运行多年后,炉顶密封出现漏灰、漏烟现象,大包内积灰达400mm以上,导致吊杆荷重超标,威胁机组安全运行。原金属密封结构因热膨胀差异易开裂,表面温度高达80-90℃,热损失严重。立体柔性密封技术方案采用动态吸收热膨胀的密封理念,以陶瓷纤维毯(AL₂O₃46.5%、SiO₂53.3%,分类温度1400℃)和高温黏合剂为材料,构建可塑性密封层。穿墙管处密封延展量不小于500mm,水平和高度方向各250mm,覆盖原金属密封盒,吸收膨胀量达100mm以上。施工关键技术措施施工前清理积灰及旧保温,对开裂焊缝补焊;在金属表面涂刷高温黏合剂,粘贴陶瓷纤维毯,采用平滑过渡自然成型工艺;分两层施工20mm厚抹面料,压设1000-1200mm间距膨胀缝。所有材料需通过DL/T776-2001等标准复检。改造效果与效益评估改造后炉顶表面温度降至50℃以下,热损失降低2-5%,年节约标煤数千吨;彻底解决漏灰漏烟问题,吊杆荷重恢复设计值,设备使用寿命延长。某电厂应用该技术后,锅炉效率提升约1%,达到92-94%的超临界机组效率水平。

改造前后热损失对比数据改造前热损失情况改造前部分锅炉炉顶温度高达80—90摄氏度,积灰达30-50cm,“三漏”现象导致热损失严重,影响电站经济效益。

改造后热损失改善效果采用新型密封保温结构后,有效治理“三漏”现象,热损失显著降低,如某电厂通过更换新型高效保温材料,显著降低了热损失,提高了锅炉运行效率。

不同部位温度对比改造后炉顶表面温度明显下降,避免了因高温导致的能源浪费和环境问题,保障了设备安全稳定运行。

运行周期内维护成本分析01传统密封保温结构维护成本构成传统结构因"三漏"问题需频繁处理,年维护费用包括材料更换(如硅酸钙板更换费用约占30%)、人工检修(单次停机检修人工成本超5万元)及因热损失增加的能耗成本(年额外标煤消耗可达数千吨)。

02新型密封保温结构维护成本优势采用立体柔性密封技术后,维护周期延长至5-8年,年均维护费用降低60%以上;某1000MW机组案例显示,改造后年减少保温材料更换费用约80万元,热损失降低使年节约标煤超1500吨。

03全生命周期成本对比传统结构20年生命周期总成本约1200万元(含3次大修),新型结构可降至580万元,节省51.7%;其中材料耐温性提升(如陶瓷纤维毯耐温1400℃)减少高温老化损耗,占成本节约的45%。炉顶"三漏"问题解决方案典型问题解决方案与经验总结

针对炉顶漏灰、漏烟、漏热问题,采用立体柔性密封技术,通过多层陶瓷纤维毯与高温黏合剂组合,吸收锅炉热膨胀位移,确保密封层延展性覆盖膨胀间隙,如穿顶管处密封延展量不小于500mm,水平和高度方向各250mm,有效解决因热交变应力导致的泄漏。高温区域密封失效处理方案

在水冷壁与顶棚交界处等高温易泄漏部位,采用"S"型密封构造,内层粘贴软质硅酸铝板,外层捣打微膨胀可塑料,形成弹性密封结构。某电厂应用此方案后,炉顶温度从80-90摄氏度降至50摄氏度以下,积灰厚度减少至10cm以内。保温材料选择与施工经验

优先选用耐高温、低导热系数材料,如陶瓷纤维毯(分类温度1400℃,热导率0.06-0.27W/m·k)、微膨胀可塑料(耐火度高、可塑性好)。施工中需确保材料错缝压缝(错缝距离不小于150mm)、分层固定,避免硬质材料产生缝隙,某1000MW机组改造后热损失降低2-5%。长效维护与质量控制要点

建立定期检查机制,使用红外热像仪检测表面温度分布,对开裂焊缝及时补焊,对老化保温材料进行更新。施工前彻

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