角焊縫熱影響區(qū)裂紋磁粉檢測(cè)

宋紹河,趙 暢,闞 寧,趙曉麗,郭鵬妹

(北京中唐電工程咨詢有限公司,北京 100045)

熱力發(fā)電廠,化工和鍋爐等行業(yè)設(shè)備中,汽、水、油等介質(zhì)連接管道多采用90°對(duì)接,以達(dá)到改變介質(zhì)流動(dòng)方向的目的。這類設(shè)備中最常見的是厚壁聯(lián)箱,容器與較薄的管道對(duì)接形成角焊縫,俗稱接管座。此類角焊縫易在熱影響區(qū)形成裂紋。在對(duì)此部位實(shí)施磁粉檢驗(yàn)時(shí)極易判為焊縫與聯(lián)箱過(guò)渡處偽缺陷而釀成錯(cuò)判。此類缺陷當(dāng)檢驗(yàn)方提出修復(fù)建議后曾遭多家制造廠的質(zhì)疑,有的廠家已接受了筆者所在單位的建議并改進(jìn)了工藝,即在焊完后角焊縫熱影響區(qū)100%打磨處理。筆者就此做了分析、研究;在現(xiàn)場(chǎng)大量檢驗(yàn)及驗(yàn)證工作,證實(shí)了結(jié)論的正確性。

1 裂紋形成原因

或采用了較大的焊接電流,由于聯(lián)箱管壁厚,接管壁薄,焊縫在冷卻過(guò)程中聯(lián)箱側(cè)吸收熱量大,即收縮力大,而接管側(cè)收縮力相對(duì)較小。由于焊縫熱影響區(qū)是整個(gè)焊縫的簿弱環(huán)節(jié),在熔化金屬凝結(jié)過(guò)程中,當(dāng)收縮力達(dá)到焊縫熱影響區(qū)處金屬的屈服極限時(shí),將導(dǎo)致焊縫熱影響區(qū)開裂,形成應(yīng)力裂紋或稱焊趾裂紋(圖1)。

也有在接管側(cè)焊縫熱影響區(qū)開裂的情況。這是由于在多層多道焊接時(shí),在最后一道焊縫接管處,或是焊接用了較粗的焊條,電流過(guò)大或焊接停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所造成。圖2是該類缺陷形貌,圖3是該類裂紋的剖面圖。此類缺陷大多在熔合線上,在磁粉檢測(cè)時(shí)往往被誤認(rèn)為是焊縫與管壁過(guò)渡處偽缺陷,這樣以來(lái)真正的缺陷就被漏檢。對(duì)于材質(zhì)為低、中、高合金鋼施焊時(shí)就更容易出現(xiàn)上述問(wèn)題。焊趾裂紋它不僅減少了焊縫的有效面積、降低了整體強(qiáng)度,還造成了焊接區(qū)應(yīng)力集中,在今后服役過(guò)程中促使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展,引起工件破斷,釀成重大事故發(fā)生。因

在對(duì)工件施焊過(guò)程中,若對(duì)工件預(yù)熱溫度不夠此需要認(rèn)真對(duì)待焊趾裂紋的檢測(cè)。

焊趾裂紋有的較深,大多數(shù)較淺,甚至深度＜0.5 mm。在磁粉檢測(cè)時(shí)往往誤認(rèn)為是焊縫與管壁過(guò)渡處交界線或應(yīng)力線,從而造成漏檢。如某廠下降管分配聯(lián)箱在駐廠檢驗(yàn)時(shí)把該類磁痕顯示誤判為偽缺陷予以放行,在安裝現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)后判為裂紋且裂紋深度已達(dá)3 mm以上。由于在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法處理,只好拉回制造廠進(jìn)行返修處理,造成了人力、物力極大浪費(fèi),也影響了安裝工期。

2 磁粉探傷方法選擇

進(jìn)行磁粉探傷時(shí),要使磁力線垂直于焊縫熱影響區(qū)。盡量采用交流磁軛法,這是因?yàn)榻涣麟娋哂斜砻婕w效應(yīng),對(duì)表面和近表面缺陷檢驗(yàn)靈敏度高。若采用觸頭導(dǎo)電法時(shí)其導(dǎo)電電流應(yīng)能滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試片上能顯示的刻槽。直流檢測(cè)儀檢驗(yàn)時(shí)需注意其提升力至少為177 N,也需用試片檢驗(yàn)其探傷靈敏度。

3 磁粉探傷工藝

在對(duì)被檢工件進(jìn)行清理后要在檢驗(yàn)區(qū)噴反差增強(qiáng)劑,其厚度控制在25～40μm之間。磁懸液濃度應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)要求配置,不易過(guò)淡或過(guò)濃。若采用成品磁膏則1 000 mL內(nèi)加入60～80 g磁膏,若采用自配時(shí)按表1進(jìn)行。

表1 磁懸液配比

在滿足檢驗(yàn)范圍的前提下盡量縮小磁軛極間距。這是因?yàn)閮蓸O間的磁力線是不均勻的,在磁路上總磁勢(shì)一定的情況下,工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度隨兩極距離的增大而降低。

探傷速度不宜太快,在噴磁懸液時(shí)不要正對(duì)兩磁極中間,讓磁懸液從上方或側(cè)面慢慢流下且間斷進(jìn)行,停止噴磁懸液時(shí)不要馬上停止磁化,應(yīng)適當(dāng)停留1～2 s。

4 檢驗(yàn)實(shí)例

筆者多年來(lái)按上述磁粉探傷工藝在不同的部件上發(fā)現(xiàn)的接管座角焊縫裂紋情況見圖4～9。多年的實(shí)際檢測(cè)結(jié)果證明了以上檢測(cè)工藝的有效性,在同行中具有借鑒價(jià)值。

[1]磁粉檢測(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006.