過(guò)熱器集箱管座角焊縫裂紋處理探析

李明飛（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院,廣東 佛山 528251）

過(guò)熱器集箱管座角焊縫裂紋處理探析

李明飛
（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院,廣東 佛山 528251）

在企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，過(guò)熱器發(fā)生裂縫，尤其是集箱管座的角焊縫部位產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題是非常常見(jiàn)的，那么在產(chǎn)生裂縫后，對(duì)這些角焊縫的裂紋如何妥善處理，就是擺在技術(shù)人員面前的首要問(wèn)題了。而從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，想要妥善解決這方面的問(wèn)題，那么首先就要對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題的原因進(jìn)行分析，然后針對(duì)裂紋產(chǎn)生的根本原因，才能制定出有針對(duì)性的預(yù)防措施，下面就對(duì)這些進(jìn)行分析和處理。

過(guò)熱器;集箱管座;角焊縫裂紋

1 焊縫裂紋容易產(chǎn)生的位置和其所具有的特點(diǎn)

某熱電廠(chǎng)鍋爐過(guò)熱器集箱管座角焊縫發(fā)生泄漏，初步降壓后，對(duì)所有的可見(jiàn)泄漏點(diǎn)進(jìn)行記錄和標(biāo)識(shí)，待鍋爐完全泄壓以及放水之后，按照之前的記錄和相關(guān)的標(biāo)識(shí)，對(duì)所發(fā)現(xiàn)的泄漏點(diǎn)的焊縫進(jìn)行表面探傷檢驗(yàn)，共發(fā)現(xiàn)管座角焊縫裂紋三十多處，其數(shù)量可以說(shuō)不算少了。

接下來(lái)為了對(duì)這些裂紋情況做進(jìn)一步的分析，以便下一步對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，技術(shù)人員對(duì)所標(biāo)記的管座角焊縫裂紋都用磨光機(jī)進(jìn)行打磨，一邊打磨一邊對(duì)這些打磨部位進(jìn)行PT檢測(cè)，以便對(duì)這些裂縫進(jìn)行跟蹤和檢驗(yàn)，對(duì)所有的裂紋大約進(jìn)行了六次打磨處理和PT檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這些裂紋都有一個(gè)特點(diǎn)，就是裂縫的部位無(wú)一例外的都延伸到焊縫的根部，而且在這些角焊縫的根部，均存在不同程度的夾渣，氣孔，以及未焊透和收頭弧坑等嚴(yán)重的焊接缺陷問(wèn)題。如果是從焊縫的外表角度進(jìn)行觀(guān)察，這些裂紋所出現(xiàn)的位置無(wú)一例外的都產(chǎn)生在焊縫的收頭位置。

2 產(chǎn)生裂紋原因分析

2.1 焊縫的根部所夾渣的沒(méi)有焊透情況對(duì)裂紋產(chǎn)生的影響

在對(duì)裂縫進(jìn)行磨除的過(guò)程中，通過(guò)觀(guān)察可以發(fā)現(xiàn)，所有的裂紋從其開(kāi)始的位置到焊縫的根部，或者是接近它的根部，都存在不同程度夾渣或氣孔等焊接缺陷，這些都是有待解決的過(guò)熱器集箱管座角焊縫根部缺陷。

通過(guò)對(duì)這些裂紋的分析可以發(fā)現(xiàn)，它們的根部大都是采用了手工的電弧焊的焊接工藝，而且還進(jìn)行了多層的多道焊接，對(duì)每一層以及每一道的焊接收弧位置都集中在了一個(gè)位置上，這種方式不僅會(huì)讓根部的電弧焊帶有太多的夾渣，而且它們的根部也基本上都沒(méi)有得到焊透。通過(guò)以上的分析研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)生裂縫的根本原因就是焊接的工藝不當(dāng)所造成的。

此外，經(jīng)過(guò)分析得出，焊接產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)裂紋的產(chǎn)生也有著重大的影響。焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力計(jì)算公式為T(mén)=Q/Lδ,算式中的T表示焊縫在焊接中所承受的切應(yīng)力,而Q則表示接頭位置所承受的剪切應(yīng)力，而δ表示在焊接接頭的位置，它的薄板的厚度，單位是毫米。L在算式中則代表了焊縫的具體長(zhǎng)度。除此之外，還要考慮焊接過(guò)程中縫隙塑性的變化情況，因?yàn)槠淙绻軣?，表面肯定?huì)有一些變化，同時(shí)也會(huì)影響裂紋的產(chǎn)生，縫隙塑性變化計(jì)算公式為（&1-&2） +（&2-&3）+（&3-&4）=2&n. 這里面的&代表了裂紋的等效應(yīng)力。通過(guò)這個(gè)公式就可以計(jì)算出裂紋的塑性變化量。過(guò)大的塑性變化量將導(dǎo)致裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。

3 對(duì)焊縫裂紋的處理方法

我國(guó)自己研發(fā)出并已廣泛使用的鋼材12CrMoVG，也被稱(chēng)之為低合金的珠光體耐熱鋼，在焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用效果是非常好的。這種低合金的珠光體耐熱鋼在國(guó)產(chǎn)高溫高壓電站鍋爐機(jī)組上的應(yīng)用更是非常普及，尤其是在鍋爐的受熱面、高溫高壓管道和集箱。就目前而言，這種材料所展示出的效果是非常好的。

經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，這種鋼材的焊接工藝，以及它的預(yù)熱、焊后熱處理工藝等均已經(jīng)表現(xiàn)的非常成熟了。但是在厚壁的集箱上進(jìn)行開(kāi)孔，或者是插管焊接，業(yè)內(nèi)人士對(duì)預(yù)熱以及熱處理的施工技術(shù)就一直存在一些爭(zhēng)議，特別是插入式管座角焊縫的焊接工藝、預(yù)熱以及熱處理，雙方的爭(zhēng)議非常突出。主要是因?yàn)槿绻褂貌迦胧降暮附臃绞?，那么一些人?huì)認(rèn)為這樣所帶來(lái)的應(yīng)力非常大，所以很容易在焊接后形成裂紋，即使在施工階段沒(méi)有形成裂紋，但是在鍋爐投入運(yùn)行之后，在運(yùn)行過(guò)程中工況稍有波動(dòng)也容易引發(fā)管座發(fā)生裂紋的問(wèn)題。下面就對(duì)其具體的處理工藝進(jìn)行詳細(xì)的分析和探討。

3.1 對(duì)焊縫產(chǎn)生裂紋的清除工作

在清除裂縫的時(shí)候，采用的是角向磨光機(jī)磨除的方法，這樣可以把裂紋之間的殘?jiān)o徹底的磨除干凈。為了確保裂紋及殘?jiān)热毕菀呀?jīng)徹底清除，通常采用PT對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)PT檢查，確定裂紋及殘?jiān)热毕莸热毕菀呀?jīng)消除，然后才可以按照既定的焊接工藝進(jìn)行補(bǔ)焊。

3.2 對(duì)處理后的缺陷部位進(jìn)行修整

對(duì)磨除的裂紋及殘?jiān)热毕莶课贿M(jìn)行一定程度的修整，主要是對(duì)磨除的位置進(jìn)行圓滑和過(guò)渡處理，這樣可以有效的規(guī)避在焊接的過(guò)程，這個(gè)位置出現(xiàn)窄小的夾角，從而發(fā)生新的缺陷問(wèn)題，以此來(lái)保證修補(bǔ)焊接的質(zhì)量。

3.3 焊接以及補(bǔ)焊的方法

為了避免補(bǔ)焊焊縫根部產(chǎn)生夾渣、微裂紋等缺陷的產(chǎn)生，通常采用氬弧焊打底手工電弧焊蓋面的焊接工藝。具體是先氬弧焊打底，然后用磨光機(jī)對(duì)其進(jìn)行打磨清根，在檢查確認(rèn)沒(méi)有其他缺陷之后，再進(jìn)行手工電弧焊蓋面補(bǔ)焊。在手工電弧焊填充道的焊接中，嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行，并且每焊接完成一層蓋面，都要進(jìn)行PT檢測(cè)，確保沒(méi)有焊接缺陷之后再進(jìn)行另一層焊道蓋面焊接作業(yè)。

4 總結(jié)

通過(guò)以上的方法，對(duì)所管座角焊縫出現(xiàn)的裂紋進(jìn)行有針對(duì)性的，并且是有效的處理，可以發(fā)現(xiàn)，其操作上還是比較便捷的。在對(duì)過(guò)熱器集箱所有的管座角焊縫裂紋都處理之后，最終對(duì)修復(fù)的管座角焊縫進(jìn)行PT檢測(cè)，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)所補(bǔ)焊修復(fù)的焊縫及其周?chē)衅渌娜毕菪詥?wèn)題出現(xiàn)，而且對(duì)所補(bǔ)焊修復(fù)的焊縫進(jìn)行硬度檢測(cè)，從結(jié)果上看，這些都滿(mǎn)足了相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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李明飛（1974-）,男,壯族,廣西南寧人,工程師,研究方向：在用鍋爐壓力容器及壓力管道檢驗(yàn)。