某企業(yè)進(jìn)口設(shè)備HEAT EXCHANGER焊接質(zhì)量分析案例

姜學(xué)棟

(江蘇航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226010)

1 問題

國(guó)外進(jìn)口設(shè)備HEAT EXCHANGER使用后焊縫部位有裂紋出現(xiàn)。

2 有裂紋出現(xiàn)的焊縫部位對(duì)象

型號(hào)：HEAT EXCHANGER

臺(tái)數(shù)：1臺(tái)

生產(chǎn)號(hào)：50-8018-2H

年份：2010年10月

圖1 試件整體形貌

2.1使用情況

中國(guó)工廠使用時(shí)溫度、壓力在該產(chǎn)品設(shè)計(jì)許可范圍內(nèi)正常值。

2.2 調(diào)查內(nèi)容及結(jié)果

取樣部位：為圖2中的上下帶焊接凸起的部分。

(1)材質(zhì)分析。采用直讀光譜儀對(duì)壓力容器材質(zhì)進(jìn)行分析，并采用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20878-2008進(jìn)行評(píng)判，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

圖2 取樣部位

結(jié)果顯示：上下方焊接件的母材滿足SUS304材質(zhì)的要求，雖然國(guó)標(biāo)中未對(duì)Cu元素含量進(jìn)行規(guī)定，但成分中的Cu元素偏高，雖然該元素并不影響檢測(cè)結(jié)果，但Cu元素含量過高會(huì)影響焊接性能。

(2)焊接部分的宏觀分析。對(duì)焊接件進(jìn)行宏觀檢測(cè)，如下圖3、圖4所示：整體以及局部形貌未見未融合、大夾渣、裂紋、氣孔等焊接缺陷。

(3)焊接部位的硬度分析。對(duì)焊接件進(jìn)行了硬度分析，如表2、表3所示。

從上述結(jié)果分析表明：硬度點(diǎn)基本均勻一致，焊縫中心以及熱影響區(qū)與母材間的硬度值之差較小。

表1 壓力容器母材的材質(zhì)分析

圖3 上方焊接處縱剖面宏觀形貌a，整體，b、c局部形貌

圖4 下方焊接處縱剖面宏觀形貌a，整體，b、c局部形貌

表2 上方焊接處硬度分析

表3 下方焊接處硬度分析

(4)焊接部位的微觀分析。對(duì)焊縫處進(jìn)行了微觀分析，圖5為上方試樣焊接處的微觀形貌，可觀察到上方焊接試樣的焊縫中心有縮孔(圖5a所示)，熱影響區(qū)柱狀晶粗大(圖5b所示)，圖5c為500倍下焊縫中心組織，未見異常組織。其中，下方焊接試樣焊縫中心存在裂紋如圖6a所示，熱影響區(qū)組織粗大如圖6b所示，部分熱影響區(qū)存在魏氏組織如圖6c所示；圖6d為500倍下焊縫中心組織，未見異常組織。

a.焊縫中心處組織形貌；b.熱影響區(qū)處組織形貌；c.焊縫中心500倍下的組織形貌

a.焊縫中心處組織形貌；b、c.熱影響區(qū)處組織形貌；d.焊縫中心500倍下的組織形貌

(5)對(duì)母材進(jìn)行了晶間腐蝕。對(duì)焊接件的母材進(jìn)行了晶間腐蝕試驗(yàn)，采取國(guó)標(biāo)GB/T 4334-2008中的方法E法，經(jīng)16h的不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)后，對(duì)試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)后試樣的受拉面，未見裂紋。

位置項(xiàng)目方法檢測(cè)結(jié)果上方焊接處(母材)下方焊接處(母材)晶間腐蝕(E法)晶間腐蝕(E法)經(jīng)16h的不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)后,對(duì)試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)后試樣的受拉面,應(yīng)無因晶間腐蝕而產(chǎn)生的裂紋經(jīng)16h的不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)后,對(duì)試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn),試驗(yàn)后試樣的受拉面,應(yīng)無因晶間腐蝕而產(chǎn)生的裂紋彎曲試樣(d=5mm,α=180°)彎曲試樣(d=5mm,α=180°)未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷未見缺陷

3 結(jié)語(yǔ)

某大型企業(yè)委托南通航達(dá)焊接技術(shù)服務(wù)公司對(duì)該公司使用的設(shè)備焊接部位進(jìn)行檢測(cè)分析，多次在該公司現(xiàn)場(chǎng)檢查，并對(duì)該公司使用的2010年10月日本工廠生產(chǎn)型號(hào)：HEAT EXCHANGER，生產(chǎn)號(hào)：50-8018-2H的設(shè)備進(jìn)行焊接部位檢查，VT、 PT檢查焊縫外觀，沒有發(fā)現(xiàn)焊接裂紋等缺陷。然后進(jìn)行焊縫檢查項(xiàng)目。經(jīng)過化學(xué)元素分析焊接件的母材滿足SUS304材質(zhì)的要求，但Cu含量偏高。焊縫內(nèi)部微觀組織發(fā)現(xiàn)，上方焊接試樣的焊縫中心有縮孔(圖5a所示)，熱影響區(qū)柱狀晶粗大(圖5b所示)，下方焊接試樣焊縫中心存在裂紋如圖6a所示，熱影響區(qū)組織粗大如圖6b所示，部分熱影響區(qū)存在魏氏組織如圖6c所示。這些內(nèi)部裂紋的存在及HAZ區(qū)晶體粗大，再加上設(shè)備在高溫、壓力等工作環(huán)境中使用會(huì)導(dǎo)致焊縫內(nèi)部應(yīng)力集中，造成焊縫裂紋擴(kuò)展。焊縫內(nèi)部微觀組織存在缺陷，建議生產(chǎn)該設(shè)備的工廠在焊接時(shí)優(yōu)化焊接工藝，焊接每道焊縫之前做好清理工作，更重要的是焊接過程中嚴(yán)格遵守焊接工藝規(guī)程，采取小規(guī)范焊接，控制焊接線能量，不允許橫向擺動(dòng)焊接，局部停頓。