電站鍋爐集箱管座角焊縫裂紋分析及修復(fù).pdf

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1、2013年12月建材與裝飾工藝與設(shè)備電站鍋爐集箱管座角焊縫裂紋分析及修復(fù)黃友洪（福建省鍋爐壓力檢驗(yàn)研究院寧德分院福建寧德352100）摘要：發(fā)電鍋爐的集箱上管座角焊縫兩年前檢驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了裂紋已進(jìn)行焊接返修，而兩年后的檢驗(yàn)時(shí)又發(fā)現(xiàn)返修過的焊縫出現(xiàn)了裂紋。本文對該焊縫裂紋的成因進(jìn)行了分析，制定出合理的焊接返修工藝，有效地避免了焊縫裂紋的再次產(chǎn)生。關(guān)鍵詞：珠光體耐熱鋼；焊縫裂紋；原因分析；焊接修復(fù)中圖分類號：TG441.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1673-0038（2013）40-0073-021引言屬成分

2、與母材的化學(xué)成分基本一致，如果焊縫金屬同母材的化某發(fā)電廠一臺65t/h鍋爐，設(shè)計(jì)壓力為3.82MPa，蒸汽溫度學(xué)成分相差很大，其焊接接頭在長期高溫工作后，會成份不均450益，已運(yùn)行十幾年了，在2010年進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)該鍋爐勻，合金元素易發(fā)生擴(kuò)散，導(dǎo)致焊接接頭的持久強(qiáng)度明顯下降。的集汽集箱的安全閥角焊縫存在多處裂紋，最長約有100mm。查據(jù)使用單位反映，上次焊接返修時(shí)所使用的焊條牌號為E4303看該爐的運(yùn)行記錄和技術(shù)檔案，該爐作為備用爐啟停較頻繁，在（J422），而該焊條是低碳結(jié)構(gòu)鋼焊條，其焊縫金

3、屬的化學(xué)成分與兩年前進(jìn)行的內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)就已發(fā)現(xiàn)有裂紋了，經(jīng)用戶返修合格。母材12Cr1MoV鋼相差很大，而且該焊條的熔敷金屬的強(qiáng)度級別我們對此管接頭角焊縫的裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析并制訂出與12Cr1MoV鋼低一個(gè)級別，使焊縫的強(qiáng)度明顯下降。另外合理的焊接返修工藝，有效的避免了裂紋再次產(chǎn)生。E4303（J422）焊條是酸性藥皮，其焊縫金屬中氫的含量很高，使得焊縫金屬進(jìn)一步變脆。2鋼材的焊接性能3.3焊后未按要求進(jìn)行熱處理（1）該集箱和管接頭的材料均為12Cr1MoV，屬于珠光體耐珠光體耐熱鋼的焊接接頭

4、一般要進(jìn)行焊后熱處理。熱處理的熱鋼。所謂珠光體耐熱鋼，就是其鋼材在正火后得到的組織是珠目的是為了改善焊接接頭及熱影響區(qū)的組織和性能，消除殘余光體。主要含有Mo和Cr元素，加入Mo能顯著提高鋼的熱強(qiáng)性，內(nèi)應(yīng)力，避免在運(yùn)行中因內(nèi)應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋，同時(shí)熱處理能并能細(xì)化晶粒，防止鋼的回火脆性及過熱傾向，同時(shí)有提高抗腐加快接頭中擴(kuò)散氫的溢出，避免產(chǎn)生冷裂紋。由于該返修焊縫沒蝕作用，但是僅含Mo的鋼長期處于高溫下，有石墨化傾向，為消有進(jìn)行焊后熱處理，使得焊縫金屬中存在著較高的應(yīng)力和氫。除這種傾向，在鋼中加入一

5、定程度的Cr元素，主要是提高鋼的抗由于該焊縫沒有按正確的焊接工藝進(jìn)行返修，使焊縫及熱影氧化能力及防止石墨化傾向，而加入一部分V元素主要是進(jìn)一響區(qū)同時(shí)具備了產(chǎn)生冷裂紋的三個(gè)條件：步細(xì)化晶粒。這種鋼在高溫下具有化學(xué)穩(wěn)定性和足夠的抗蠕變（1）焊縫及熱影響區(qū)的含氫量。性能及持久強(qiáng)度，并有抗氣體侵蝕能力。在我國的鍋爐制造中一（2）焊縫及熱影響區(qū)有淬硬組織。般用在臆580益受熱面管子和臆575益的集箱、管道上。（3）焊縫有較高焊接殘余內(nèi)應(yīng)力。（2）由于該種鋼除含有一定數(shù)量的Cr和Mo外，還有0.1耀再加上該鍋爐

6、開停爐頻繁所產(chǎn)生的交變載荷應(yīng)力，使得該焊0.2%的V，這些合金元素都具有一定的淬硬傾向，在焊接熱循環(huán)縫在返修后使用不久就產(chǎn)生裂紋，所產(chǎn)生的裂紋屬于冷裂紋。的作用下，熱影響區(qū)和焊縫均有可能產(chǎn)生淬硬組織，易產(chǎn)生冷裂紋。所以對焊前的預(yù)熱、焊接工藝和焊后的熱處理要求比較嚴(yán)4焊縫的返修格。4.1裂紋的清除3裂紋的成因分析（1）用角向磨光機(jī)仔細(xì)的打磨清除裂紋并開坡口及周圍30mm范圍內(nèi)打磨露出金屬光澤。3.1焊前未按要求進(jìn)行預(yù)熱（2）用滲透探傷檢查坡口內(nèi)是否還有殘余的微小裂紋。根據(jù)要求12Cr1MoV鋼焊接前要

7、進(jìn)行200耀250益的預(yù)熱，預(yù)熱的目的是減慢冷卻速度，避免產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，也可以4.2焊前預(yù)熱減少因馬氏體轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生的組織應(yīng)力，并減少焊縫金屬周圍金用陶瓷遠(yuǎn)紅外加熱器對返修的焊縫進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為屬的溫差而減少熱應(yīng)力，特別是降低近縫區(qū)的應(yīng)力峰值；另外，200耀300益。采用遠(yuǎn)紅外加熱器的優(yōu)點(diǎn)是加熱速度快，工件受熱較在任何一種組織狀態(tài)下預(yù)熱，金屬的塑性就得到提高，因而提高均勻。了金屬的變性能力。所以預(yù)熱是防止冷裂紋產(chǎn)生的一種重要和4.3焊條的選擇有效的工藝措施。據(jù)使用單位反映，上次對裂紋進(jìn)行焊

8、接返修根據(jù)母材的化學(xué)成分及機(jī)械性能，保證焊縫金屬與母材化學(xué)時(shí)，未采用任何的預(yù)熱措施，使得焊縫的冷卻速度過快，導(dǎo)致焊成分相匹配，即同成分的原則選用E5515-B2-V（R317）低氫鈉型縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生淬硬組織，塑性降低、脆性增大。焊條，規(guī)格為準(zhǔn)4.2mm，使用前經(jīng)300耀350益烘干1h后，放入焊條3.2錯(cuò)用焊接材料保溫筒中，隨用隨取。對于珠光體耐熱鋼的焊接材料的選用原則是：要求焊縫的金4.4焊接操作·73·工藝與設(shè)備建材與裝飾2013年12月我國機(jī)械工程研究進(jìn)展與展