超臨界鍋爐過熱器／再熱器用T23鋼焊接裂紋的磁粉探傷

李增潤，袁向東

（1.大唐淮北發(fā)電廠，淮北 235000；2.淮北市特種設備監(jiān)督檢驗中心，淮北 235000）

某電廠鍋爐為G－2090／25.4型超臨界直流鍋爐，末級過熱器及末級再熱器進口集箱部分的管段材料為T23鋼，該鋼種為新型鍋爐用鋼，它是在T22鋼的基礎上通過降低C含量和添加W（固溶強化）、添加V、Nb、B（微合金化和彌散析出強化）而獲得的低碳、多元復合、高強度、高韌性的貝氏體型耐熱鋼，屬鐵磁性鋼種。

兩種設備T23鋼焊接接頭在運行及停機啟動前水壓試驗過程中多次發(fā)生泄漏。泄漏點均在焊縫熔合線位置，為貫穿性裂紋缺陷。末級過熱器中以聯箱過渡段短管第一道對接焊縫泄漏居多，末級再熱器中以聯箱短管管座角焊縫位置泄漏居多。該類裂紋缺陷如不能在設備停運期間有效地檢出，將會直接威脅機組的安全穩(wěn)定。

1 探傷方法的選擇

對該類焊接接頭探傷，曾經采用射線拍片探傷，但探傷效果不理想。100%射線探傷后，水壓試驗時仍發(fā)生個別焊接接頭泄漏的情況。說明射線探傷不能保證裂紋缺陷有效檢出。

分析可知射線探傷對體積型缺陷如氣孔、夾渣等檢出率較高，而對面積型缺陷如裂紋，受透照厚度、透照角度、透照幾何條件、源和膠片種類等多種因素的影響，缺陷檢出率較低。尤其對高溫過熱器這類小徑厚壁管焊接接頭裂紋的探傷更為困難。對管座角焊縫檢測，由于貼片困難，基本無法采用射線探傷方法。綜上所述，對該類焊接接頭不宜采用射線探傷方法。

采用超聲波探傷方法對該類焊接接頭進行探傷，也常造成某裂紋缺陷漏檢，效果仍不理想。經對該類裂紋缺陷起裂位置重新分析，并進行金相組織檢查，發(fā)現該類裂紋缺陷全部由焊接接頭外壁起裂，沿熔合線向內逐漸擴展。并非先前認為是由焊縫內壁起裂。

這也證明了超聲波探傷對該類焊接接頭檢測效果不理想的原因。如圖1所示，因裂紋起裂位置均在外壁，超聲波探傷除個別深度較大或貫穿性裂紋外，大都要二次反射波才能發(fā)現該類裂紋，因此探傷靈敏度降低。又因裂紋缺陷均在焊縫熔合線一側位置，超聲波探頭在位置1能保證探傷效果，而在位置2因超聲波波束要穿過焊縫區(qū)域，會有一些因焊縫成型引起的結構反射波及一些變形波產生，探傷效果較差，難以保證探傷結果。并且材料表面粗糙度無法滿足超聲波探傷要求。管座角焊縫超聲波探傷仍存在一定難度。綜上所述，對該類焊接接頭裂紋缺陷采用超聲波探傷方法仍不是最佳選擇。

因該材料焊接接頭裂紋缺陷均在熔合線一側部位，由外壁起裂向內擴展；系表面和近表面裂紋缺陷，根據鐵磁性材料工件表面和近表面裂紋缺陷的探傷宜優(yōu)先選擇磁粉探傷這一原則，最終確定對該類焊接接頭采用磁粉探傷方法探傷［1］。

圖1 焊接接頭超聲波探傷示意圖

2 T23鋼焊接接頭的磁粉探傷

2.1 準備工作

首先需要去除被檢焊接接頭表面的氧化皮、油脂及其他粘附磁粉的污物，并且探傷人員應了解被檢焊接接頭特性及檢驗范圍。被檢焊接接頭表面可見光照度應符合標準JB／T4730.5—2005要求［2］。施加的磁粉探傷反差增強劑為FC－5。

使用HD－RO黑磁粉油磁懸液噴罐10～25g／L施加磁懸液，使用MY－2交流電磁軛進行檢測，提升力不小于45N。如條件允許，建議使用熒光磁粉探傷。

2.2 檢驗實施

2.2.1 靈敏度檢驗

將D1－15／50型靈敏度試片刻槽一面緊貼在被檢焊接接頭表面上，磁化并施加磁懸液，試片上應能清晰顯示出磁痕并且檢驗靈敏度試片上磁痕形態(tài)是否正確，并作好記錄。

2.2.2 焊接接頭檢驗步驟

（1）對焊接接頭被檢部位噴涂反差增強劑，注意噴涂均勻，避免噴涂過厚或過薄影響探傷效果。

（2）對焊接接頭部位進行連續(xù)法磁化，磁懸液必須在通電時間內施加完畢，每次通電時間1～3s；應反復磁化2次。停施磁懸液1s后方可停止磁化。

（3）磁懸液施加采用噴涂法，不可用刷涂法，不可使磁懸液流速過快而破壞已形成的磁痕。

（4）因該類焊接接頭主要為沿焊縫熔合線方向縱向裂紋，故磁粉探傷磁化方向為電磁軛垂直于焊縫即可，如圖2所示 。

（5）磁軛間距L不小于75mm，保證磁極與被探傷面接觸良好，保證有效磁化區(qū)足夠重疊。

（6）借助強光手電和放大鏡等觀察有無磁痕顯示，判別缺陷。

圖2 焊接接頭磁粉檢驗示意圖

2.3 磁粉檢驗結果

經過對該電廠1號機組高溫過熱器、高溫再熱器T23鋼聯箱短管角焊縫、聯箱短管第一道對接焊縫進行磁粉探傷檢查。高溫過熱器檢測出含有裂紋缺陷的焊接接頭237只，高溫再熱器檢測出含有裂紋缺陷的焊接接頭65只。多為淺表裂紋，其中過熱器3只焊接接頭、再熱器5只焊接接頭裂紋已擴展至1／2周，深度超過1／2壁厚。部分裂紋圖片如圖3～4所示。

圖3 設備裂紋缺陷形貌

3 結語

該類焊接接頭全在鍋爐大包內，表面打磨難以滿足滲透探傷的要求，且打磨面易受灰塵污染，所以滲透探傷只能作為輔助探傷手段。因為條件限制，磁粉探傷仍用黑磁粉／磁粉探傷反差增強劑，如果使用熒光磁粉探傷，觀察磁痕的效果會更好。

磁粉檢測為其他同類型焊接接頭的探傷提供了借鑒和參考。

［1］宋志哲.磁粉探傷［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

［2］JB／T 4730.5—2005承壓設備無損探傷［S］.