淺談鍋爐汽包焊縫裂紋分析論文
[論文關(guān)鍵詞]電站鍋爐焊縫裂紋檢驗(yàn)
[論文摘要]電站鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，由于多種因素的影響會(huì)導(dǎo)致各種各樣缺陷的產(chǎn)生，既有有關(guān)承壓部件的，也有有關(guān)水汽質(zhì)量的，針對(duì)汽包焊縫裂紋典型案例做好深入地分析，將有利于雷同缺陷及時(shí)、妥善處理。
在役電站鍋爐實(shí)際檢驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的實(shí)際檢驗(yàn)問題，但歸結(jié)起來(lái)主要有幾類比較典型的情況。下面選取定期檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)及處理過(guò)的汽包焊縫裂紋案例，深入探討了典型承壓部件損壞的部位、損壞的原因、修理的具體方案等，對(duì)這類典型問題的深入研究，有助于雷同問題的及時(shí)、快速、正確處理，確保被檢鍋爐按期、安全的投入運(yùn)行。
某廠電站鍋爐汽包在停爐內(nèi)部檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的焊縫裂紋缺陷，采取措施進(jìn)行修復(fù)后，保證了汽包的安全運(yùn)行，現(xiàn)將這一技術(shù)措施剖析如下：
一、汽包缺陷檢查
該廠鍋爐系1997年制造、安裝，1998年投入使用，2007年8月停爐檢驗(yàn)時(shí)，經(jīng)磁粉和超聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，汽包第2道環(huán)焊縫上部外側(cè)坡口熱影響區(qū)有一條明顯的腐蝕氧化裂紋，裂紋長(zhǎng)450mm、寬0.02mm，最深處達(dá)20-25dB，最淺處3dB，在第2條環(huán)焊縫上部?jī)?nèi)側(cè)存在熔合線表面裂紋缺陷6處；其它焊縫也存在多處表面和埋藏缺陷，但未超標(biāo)。分析表明：從開裂的第2條環(huán)焊縫，焊縫外觀很不規(guī)則，焊縫比母材高出許多，形成了一個(gè)突變的臺(tái)階，在焊縫的融合線附近存在較多表面缺陷;這樣，在鍋爐頻繁的啟停中，汽包受到周期性的加熱、冷卻，在交變應(yīng)力的'作用下導(dǎo)致開裂，繼而發(fā)展。鑒于上述情況，采用了兩種方案：（1）對(duì)于未超標(biāo)的埋藏缺陷作重點(diǎn)記錄，以便日后檢驗(yàn)中作重點(diǎn)檢查；如發(fā)現(xiàn)缺陷發(fā)展、開裂，立即處理。（2）對(duì)開裂的缺陷，制定補(bǔ)焊工藝措施，對(duì)裂紋進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)。
二、缺陷挖補(bǔ)前的各項(xiàng)工作檢查
�。�1）汽包母材化學(xué)成分（%）:C-0.20，Si-0.46，Mn-1.15，P-0.008，S-0.0180
（2）汽包焊縫化學(xué)成分（%）:C-0.66，Si-0.60，Mn-1.50，P-0.022，S-0.0130，化學(xué)成分分析結(jié)果符合J507焊條成分要求。
�。�3）金相檢查：焊縫：鐵素體+珠光體，珠光體呈帶狀分布，帶狀組織2-3級(jí)，晶粒度6級(jí)。熔合線：鐵素體+珠光體，珠光體呈網(wǎng)狀分布，熔合線兩側(cè)有脫碳。熱影響區(qū)：鐵素體+珠光體，組織欠均勻，晶粒度5-6級(jí)。母材：鐵素體+珠光體，組織尚均勻，晶粒度6～7級(jí)。以上所檢查的組織皆屬正常。
�。�4）硬度測(cè)試：母材：HB125。熱影響區(qū)：HB115。焊縫區(qū)：HB125。以上所測(cè)的硬度值均符合要求。計(jì)算結(jié)果證明，19Mn5鋼無(wú)再熱裂紋傾向。
�。�5）19Mn5鋼產(chǎn)生冷裂紋傾向和焊接熱影響區(qū)淬硬傾向計(jì)算表明，汽包材料基本無(wú)冷裂傾向。
三、缺陷挖除
�。ㄒ唬╅_槽挖除工作所用的設(shè)備和材料
500A直流電焊機(jī)1臺(tái)；0.75m3空壓機(jī)1臺(tái)；碳棒直徑6mm、8mm，100根。
�。ǘ┤毕蓍_槽挖除方法及技術(shù)要求
�、儆捎�19Mn5鋼的塑性較好，開槽挖除裂紋前不必鉆孔止裂。②開槽方法：電弧氣刨后，砂輪磨光。③為了減少電弧氣刨的激熱影響，應(yīng)將溫度預(yù)熱到200℃以上再進(jìn)行開槽，在挖掉缺陷的同時(shí)，應(yīng)盡可能使槽開得規(guī)整、光滑，并盡量減少開槽的體積。
四、缺陷挖除后的補(bǔ)焊工藝
（一）焊條材料選擇低氫型J507焊條。打底用中Φ3.2mm的焊條，其余用Φ4mm的焊條。
�。ǘ┦┖腹に嚕汉笚l在350℃烘烤2小時(shí)，烘烤的焊條放入保溫箱內(nèi)，隨時(shí)使用。補(bǔ)焊過(guò)程中，始終保持預(yù)熱溫度，最低溫度150℃，施焊中采取多層多道焊。先沿U形坡口焊三層，使坡口寬度變窄，以減少收縮變形引起的應(yīng)力，然后由下至上多層多道焊。每道焊縫用分段焊法，分段時(shí)填空焊的焊接方向應(yīng)與原分段焊的方向相反。各焊道分段應(yīng)錯(cuò)開，可減少焊接應(yīng)力的過(guò)大累積。打底焊采用中3.2mm焊條，焊道寬度控制在6-8mm左右，熔深控制在2-3mm之內(nèi)。為減少收弧次數(shù)，每根焊條一次焊完。焊完一道，必須清渣進(jìn)行檢查，確認(rèn)無(wú)缺陷時(shí)繼續(xù)施焊。
五、焊后熱處理
焊后熱處理采用局部整段內(nèi)加熱法，使用框架式電阻加熱器，總?cè)萘?08kvA，9路輸出，每路12kVA，輸入電壓220V，自動(dòng)控溫表2塊，溫度記錄儀1臺(tái)，熱電偶17支，使用HM1300×355×88mm框架型加熱塊6塊，平穩(wěn)地置于汽包上半周，加熱塊與電源連接引出線用Φ10mm圓鋼，套上Φ12mm的瓷管，然后與鑲套銅電纜連接，銅電纜接到控溫設(shè)備上。為了減少熱量損失，在加熱帶的兩端設(shè)計(jì)兩塊堵板，堵板用3mm厚的鋼板制成Φ1600mm的圓板，將圓板分割4塊在汽包內(nèi)組裝;在圓板每300mm×400mm的面積上焊中6×170mm的鋼絲若干根，以固定保溫材料；保溫材料選用硅酸鋁耐熱材料。電源連接線和熱電偶連接均從圓板的孔通過(guò)。
六、熱處理后的各項(xiàng)工作檢查
�。ㄒ唬┍砻鏅z測(cè)：對(duì)補(bǔ)焊區(qū)內(nèi)、外壁做磁粉檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)任何缺陷。
�。ǘ┏暡z驗(yàn)：用超聲波對(duì)內(nèi)外壁進(jìn)行檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)和可記錄缺陷。
�。ㄈ┙鹣鄼z驗(yàn)：焊縫、熔合線、熱影響區(qū)、母材等金相組織屬正常范圍之內(nèi)。
�。ㄋ模┯捕葯z驗(yàn)：焊縫HB130，熱影響區(qū)HB120，母材HB120。
�。ㄎ澹嵛灰�、撓度、橢圓度測(cè)量：熱處理升溫到600℃，甲側(cè)向西位移5mm，乙側(cè)向東位移7mm；熱處理完，汽包溫度降到室溫，甲乙側(cè)位移恢復(fù)到補(bǔ)焊前。撓度：熱處理后，甲側(cè)0，中部0.02，乙側(cè)0.02，正常。橢圓度a：原始值=0.22%；焊后值=0.25%；熱處理后值=0.25%。補(bǔ)焊后橢圓度變化不大，在允許值范圍內(nèi)。
�。堄鄳�(yīng)力測(cè)試：通過(guò)實(shí)測(cè)熔合線處殘余應(yīng)力為190MPa，偏離焊縫的近縫區(qū)應(yīng)力為170MPa，焊縫平均最大應(yīng)力為180MPa其殘余應(yīng)力水平與原始態(tài)相符，說(shuō)明補(bǔ)焊工藝、熱處理工藝、補(bǔ)焊質(zhì)量都符合要求。
七、裂紋修復(fù)后的結(jié)論分析
汽包裂紋挖補(bǔ)修復(fù)后，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)定要求：
�。�1）補(bǔ)焊焊縫質(zhì)量達(dá)到JBI152-81標(biāo)準(zhǔn)的I級(jí)焊縫要求。
�。�2）硬度最高為HB130，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線材硬度+100的規(guī)定，殘余應(yīng)力最大為190MPa，大大小于245MPa規(guī)定，金相組織也沒有變化，由所有這些檢查結(jié)果推知，補(bǔ)焊焊縫具有良好的綜合機(jī)械性能，沒有產(chǎn)生任何永久變形。
�。�3）該汽包裂紋挖補(bǔ)修復(fù)后運(yùn)行至今已近一年，在今年5月停爐檢修時(shí)再次對(duì)裂紋剔除的補(bǔ)焊部位進(jìn)行了磁粉和超聲檢測(cè)，同時(shí)對(duì)有記錄缺陷部位進(jìn)行了跟蹤檢查，均未有異常情況出現(xiàn)。由此可以說(shuō)明，針對(duì)此次汽包檢查出來(lái)的缺陷所采取的處理方案不僅符合標(biāo)準(zhǔn)，而且修復(fù)具體措施的實(shí)施是成功的。
參考文獻(xiàn)：
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