鍋爐焊接缺陷分析及檢測(cè)

摘 要：鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，在工業(yè)上廣泛運(yùn)用，在鍋爐的使用過程中，鍋爐的焊接缺陷嚴(yán)重影響了鍋爐的正常使用，一旦出現(xiàn)焊接缺陷，鍋爐的使用壽命將大大折扣，使用性能的穩(wěn)定性也隨之下降。本文分析了鍋爐焊接缺陷的造成原因，并提出相應(yīng)改進(jìn)措施，并指出在檢測(cè)過程中防止出現(xiàn)缺陷的步驟。

關(guān)鍵詞：鍋爐 焊接技術(shù) 改進(jìn)措施

中圖分類號(hào)：K224 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（c）-0115-02

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问?，而?jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能，也可通過蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。鍋爐的制造過程中將大型構(gòu)件相互焊接起來，并且要求很高的使用性能，所以鍋爐的制造對(duì)焊接技術(shù)要求很高，一旦焊接技術(shù)不過關(guān)便會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，這些缺陷決定了鍋爐的使用壽命。

1 鍋爐焊接缺陷分析及其改進(jìn)

鍋爐作為工業(yè)上重要的設(shè)備，它的制作好壞直接影響到整個(gè)工廠系統(tǒng)質(zhì)量的高低，一般情況下，鍋爐焊接缺陷主要表現(xiàn)在氣孔、夾渣、裂縫、未焊透和未熔合、咬邊五個(gè)方面，下面對(duì)其進(jìn)行逐個(gè)分析，找出出現(xiàn)缺陷的原因及改進(jìn)措施。

1.1 氣孔

1.1.1 氣孔產(chǎn)生的原因

氣孔是在焊接過程中，溶解在熔池內(nèi)的氣體在熔池中的液態(tài)金屬冷卻過程中來不及析出而在焊縫中形成的。氣孔減少了焊接面積，還產(chǎn)生極大的集中應(yīng)力。出現(xiàn)這類缺陷的原因主要有以下幾點(diǎn)：（1）焊接坡口上有油、漆、銹等污物，在焊接過程中其中的水分分解出氫氣，在冷卻時(shí)來不及從熔池中析出而形成了氣孔；（2）焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，焊接電流過低或焊接速度過快都會(huì)導(dǎo)致熔池溫度降低、熔池存在時(shí)間過短，而使熔池中的氣體在凝固過程中來不及析出而導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生；（3）焊絲上有油、銹等污物，焊條或焊劑受潮或未按要求進(jìn)行烘干；（4）焊工操作不當(dāng)。

1.1.2 主要控制措施

要避免氣孔的出現(xiàn)可以從以下幾個(gè)方面入手：（1）要認(rèn)真清理焊接坡口，去除坡口及兩側(cè)20mm內(nèi)的油、銹等污物，直到全部露出金屬光澤；（2）要認(rèn)真清潔焊絲，選用質(zhì)量合格的焊條，并注意在風(fēng)速大、濕度大及雨、雪天氣不宜進(jìn)行焊接；（3）要嚴(yán)格按要求烘干焊條，并將其置于專用保溫箱內(nèi)，隨用隨?。唬?）適當(dāng)增大引弧電流，使母材的熱輸入加大，以減慢熔池的冷卻速度。

1.2 裂紋

1.2.1 裂紋產(chǎn)生的原因

鍋爐焊接中最危險(xiǎn)的缺陷就是焊接裂紋。出現(xiàn)這種最危險(xiǎn)的缺陷的主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）在焊接過程中，由于焊接工藝不當(dāng)，或由于異種鋼焊接時(shí)兩者熱膨脹系數(shù)不同等原因而在焊接過程中產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力，焊縫在內(nèi)應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了裂紋；（2）焊縫中含有低熔點(diǎn)雜質(zhì)，如硫化物、磷化物、碳化物等，降低了該處的結(jié)合力，當(dāng)受到較大的外力作用時(shí)，就會(huì)在焊縫上這些結(jié)合力弱的地方產(chǎn)生裂紋；（3）其他原因，如多次結(jié)晶所致。

1.2.2 預(yù)防措施

想要避免出現(xiàn)焊接裂紋可以從下面幾個(gè)方面著手：（1）要避免強(qiáng)力組焊，采用焊前預(yù)熱、焊后緩冷以避免焊接應(yīng)力的產(chǎn)生， 在停焊后用手錘敲擊熱影響區(qū)以釋放焊接應(yīng)力可有效地避免焊接冷裂紋的產(chǎn)生；（2）在力學(xué)方面應(yīng)從焊接工藝入手，適當(dāng)?shù)靥岣吆附铀俣?、縮短局部的高溫焊接持續(xù)時(shí)間，可避免焊縫及熱影響區(qū)熱裂紋的產(chǎn)生；（3）在冶金方面要嚴(yán)格控制母材中的硫、磷、碳等有害雜質(zhì)的含量，并細(xì)化晶粒、改善焊縫的結(jié)晶組織。

1.3 咬邊

1.3.1 咬邊產(chǎn)生的原因

咬邊是由母材金屬的損耗引起的、沿焊趾產(chǎn)生的溝槽及凹縫。咬邊會(huì)使該處的截面積減少，形成集中應(yīng)力，并會(huì)影響焊接接頭的質(zhì)量和外觀。在鍋爐壓力容器中，咬邊的深度不能超過0.5 mm，連續(xù)長度不允許超過100 mm。造成這類卻小的原因是：（1）電弧的擺幅小、電弧在坡口兩端的停留時(shí)間短、電弧偏移都會(huì)導(dǎo)致咬邊的產(chǎn)生；（2）焊接電流大，熔池內(nèi)鐵水溫度高，鐵水流動(dòng)性好，鐵水向焊縫中心流動(dòng)，電弧移走后造成熔池內(nèi)鐵水減少，形成咬邊。

1.3.2 控制措施

一方面可以適當(dāng)增大電弧的擺速、擺幅和停留時(shí)間，另一方面要控制焊接電流，保證其不能過大。

1.4 未焊透和未熔合

1.4.1 未焊透和未熔合產(chǎn)生的原因

未熔合是指在焊接過程中，焊絲熔化的鐵水是堆積在母材（或上一層焊道） 表面上，而未與母材熔合在一起。未焊透是指焊接時(shí)接口根部的金屬未全部熔化，也指對(duì)接焊縫的深度尺寸未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這類缺陷將會(huì)減少焊縫的截面積、增大應(yīng)力。產(chǎn)生原因：（1）接頭的坡口角度小、間隙小，或鈍邊尺寸大將會(huì)導(dǎo)致未焊透缺陷；（2）坡口的污物或焊道間的夾渣也會(huì)導(dǎo)致未焊透和未熔合缺陷；（3）操作不當(dāng)導(dǎo)致。

1.4.2 控制措施

（1）適當(dāng)增加焊接電流，降低焊接速度；（2）選用合適的間隙尺寸、坡口角度和鈍邊尺寸；（3）認(rèn)真清理坡口的污物及焊道間的夾渣。

1.5 其他原因

包括夾渣、選材不當(dāng)?shù)龋仩t使用環(huán)境復(fù)雜，其生產(chǎn)缺陷也是多種，在加工生產(chǎn)時(shí)需有嚴(yán)格的檢測(cè)過程。

2 焊接缺陷的檢測(cè)

焊接完成之后為防止出現(xiàn)焊接缺陷必須對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)，焊縫的檢測(cè)主要通過以下兩個(gè)方面進(jìn)行。

2.1 外觀檢查

對(duì)接焊縫焊完后，要進(jìn)行100%的外觀檢查，外觀檢查合格標(biāo)準(zhǔn)見表1。

此外，焊縫表面不允許有裂紋、未熔合、根部未焊透、氣孔夾渣等缺陷，管屏向火面對(duì)接焊縫不允許咬邊，爐膛外面的管對(duì)接焊縫咬邊深度不得大于0.5 mm，長度不大于9 mm，根部凸出不大于2 mm，內(nèi)凹不大于1.5 mm。

2.2 無損探傷

（1）類鍋爐受熱面管子焊口除做不少于25%的射線透照外，還應(yīng)另做25%的超聲波探傷。（2）外徑>159 mm，工作溫度高于450℃的蒸汽管道；外徑>159 mm或壁厚>20 mm，工作壓力大于9.81 MPa的鍋爐范圍內(nèi)的管子及管道進(jìn)行100%的無損探傷。（3）其他Ⅰ類接頭探傷比例為50%，中低壓焊口抽查1%～25%，鋼結(jié)構(gòu)的無損探傷方法及比例按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。（4）厚度≤20 mm的汽、水管道采用超聲波探傷時(shí)還應(yīng)另做不小于20%探傷量的射線透照。（5）厚度>20 mm，且<70 mm的管子和焊件，射線透照或超聲波探傷可任選其中一種。

3 結(jié)論

社會(huì)的發(fā)展及工業(yè)水平的提高給鍋爐的制造質(zhì)量提出了更高的要求，想要體改鍋爐的焊接制作質(zhì)量就必須對(duì)鍋爐常見的損壞情況有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，本文對(duì)鍋爐損壞最常見的因素焊接缺陷進(jìn)行了分析，并找到相應(yīng)的措施，以供相關(guān)技術(shù)人員參考借鑒。

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