電站鍋爐管焊縫開(kāi)裂原因分析及建議

劉瑞

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，定期對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)至關(guān)重要，是實(shí)現(xiàn)鍋爐正常運(yùn)行的關(guān)鍵保障。結(jié)合近年數(shù)據(jù)報(bào)告顯示來(lái)看，現(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)鍋爐發(fā)生安全事故頻率正逐年下降，且得到有效控制，所以，需要定期對(duì)鍋爐進(jìn)行安全性能檢查，為工業(yè)運(yùn)行質(zhì)量安全奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：鍋爐;檢驗(yàn);裂紋問(wèn)題

引言

隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，電站鍋爐四管泄露是造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的重要因素之一，為深入分析鍋爐四管之一再熱器管對(duì)接焊縫泄露，對(duì)某泄露管進(jìn)行了宏觀檢查、材料成分分析、硬度試驗(yàn)、金相組織分析和掃描電鏡分析，結(jié)果表明，裂紋萌生于焊縫熔合線附近粗晶區(qū)，具有典型的沿晶開(kāi)裂性質(zhì)，結(jié)合該鋼材焊接特性焊接工藝，分析認(rèn)為裂紋性質(zhì)是焊接再熱裂紋，通過(guò)合理設(shè)置焊接預(yù)熱溫度，優(yōu)化焊接工藝，改善服役管子應(yīng)力狀態(tài)，有利于減少焊縫發(fā)生裂紋風(fēng)險(xiǎn)，降低鍋爐四管泄露率，提高機(jī)組運(yùn)行安全可靠性。

1鍋爐產(chǎn)生裂紋的原因

1.1金屬疲勞原因

工業(yè)鍋爐長(zhǎng)期處于工作運(yùn)行狀態(tài)，使鍋爐表面所承受的應(yīng)力加強(qiáng)，應(yīng)力高度集中處，因負(fù)荷和壓力波動(dòng)，頻繁起動(dòng)導(dǎo)致應(yīng)力周期變化，引起大應(yīng)力低周疲勞裂紋，在低周大應(yīng)力疲勞和腐蝕介質(zhì)同時(shí)作用，使裂紋不斷閉合、打開(kāi)，造成金屬疲勞，金屬疲勞現(xiàn)象常有發(fā)生。如新鍋爐設(shè)備，在使用初期不易發(fā)生裂紋，但隨著使用時(shí)間的不斷延長(zhǎng)與增加，裂紋數(shù)量也會(huì)增多，裂紋長(zhǎng)度也會(huì)不斷延長(zhǎng)，從而影響鍋爐正常工作。

1.2焊接未焊透、熔合

焊縫金屬與母材間未被電弧熔化而留下的空隙叫做未焊透，熔焊金屬與基體母材或與相鄰焊道間及焊縫層間的局部殘留間隙叫做未熔合。未焊透及未熔合都是嚴(yán)重的電站鍋爐管焊接缺陷，這種缺陷使得焊縫的焊接強(qiáng)度下降產(chǎn)生壓力容器的裂紋，因而引發(fā)安全事故。造成這個(gè)缺陷的主要原因是焊接電流過(guò)小及焊接電弧過(guò)長(zhǎng)等，通常出現(xiàn)于管道內(nèi)壁側(cè)與管道外表的距離較遠(yuǎn)。

1.3焊接面裂紋

焊接裂紋是常見(jiàn)的電站鍋爐管焊接缺陷，也是最為嚴(yán)重的一種焊接缺陷，會(huì)對(duì)管道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。焊接裂紋的一般情形有：液體性質(zhì)、熱應(yīng)力性質(zhì)、延遲性性質(zhì)等形式。焊接裂紋一般包括熱裂紋和冷裂紋。裂紋原因有：環(huán)境潮濕，管道水分較多，未先行烘烤干，焊接的高溫致使焊縫區(qū)產(chǎn)生微量氫內(nèi)部殘余，焊后快速的降溫收縮過(guò)程致使其內(nèi)部應(yīng)力加大產(chǎn)生裂紋。焊工責(zé)任心差，焊后未及時(shí)自檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題未及時(shí)處理。連續(xù)大面積管段且厚度小時(shí)，焊接散熱快，短時(shí)焊接后降溫迅速，造成局部應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋等等。

2鍋爐裂紋檢驗(yàn)的方法

2.1使用科學(xué)方法進(jìn)行裂紋檢測(cè)

根據(jù)資料審查的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，重點(diǎn)檢查容易產(chǎn)生裂紋的部位，（如工作條件苛刻及承受交變應(yīng)力的部位、曾經(jīng)出現(xiàn)裂紋以及維修過(guò)和部位、已經(jīng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重缺陷或者其他危險(xiǎn)因素的部位），通過(guò)觀察、使用工具和檢測(cè)儀器確定裂紋。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，應(yīng)采用大數(shù)據(jù)分析方法，綜合分析鍋爐數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)、評(píng)估焊接裂紋質(zhì)量，控制材料質(zhì)量，不僅檢測(cè)準(zhǔn)確度高，操作比較簡(jiǎn)單，成本也得到降低，這應(yīng)該是以后發(fā)展必然的趨勢(shì)，從而大大提高檢驗(yàn)質(zhì)量。鍋爐產(chǎn)生裂紋的不會(huì)因某一單純的原因產(chǎn)生的，是多種因素結(jié)合，可以通過(guò)鍋爐個(gè)體產(chǎn)生的部位進(jìn)行具體分析。

2.2防止類(lèi)似再熱裂紋缺陷產(chǎn)生導(dǎo)致泄露

管線焊接工藝技術(shù)要保證安全施工，就必須深入各項(xiàng)環(huán)節(jié)，做好熱處理，否則會(huì)有火災(zāi)、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。因此，施工人員必須保持高度的精神集中，不能松懈和怠慢，嚴(yán)格按照焊接熱處理的流程工作。管線焊接工藝技術(shù)的熱處理流程需要保障焊前和焊后兩個(gè)方面。焊前方面，施工人員需要保證預(yù)熱處理的溫度，在規(guī)定的下限溫度再降50℃。并且，施工人員可以利用電氣或氧乙炔焰，使坡口兩側(cè)均勻受熱，保持預(yù)熱區(qū)域?qū)ν廨椛?00mm的保溫效果。在此過(guò)程中，必須使用紅外探測(cè)儀，確定測(cè)量溫度的中心，以此為圓心進(jìn)行測(cè)量。焊后方面，施工人員需保障焊縫的完整性，使熱處理范圍內(nèi)的受熱均勻，溫度差不超過(guò)10℃。并且，在溫度測(cè)量的過(guò)程中，可以采用熱電偶的方式，根據(jù)自動(dòng)記錄儀的數(shù)據(jù)繪制曲線圖表，進(jìn)行綜合分析和調(diào)整。應(yīng)避免強(qiáng)行對(duì)口降低焊接應(yīng)力，并對(duì)焊接工藝優(yōu)化，如適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，GTAW焊前預(yù)熱溫度控制在150℃～200℃，SMAW焊前預(yù)熱溫度為250℃左右。層間溫度≤300℃，并加強(qiáng)保溫效果。焊后消應(yīng)力處理應(yīng)及時(shí)進(jìn)行，其加熱速度及保溫溫度應(yīng)盡量避免12Cr1MoV鋼產(chǎn)生再熱裂紋敏感的溫度區(qū)間500℃～700℃，保溫時(shí)間宜按壁厚適當(dāng)延長(zhǎng)。

2.3預(yù)防處理措施

在管道安裝階段，一定要注意控制焊接預(yù)熱溫度和層間溫度，嚴(yán)格遵守?zé)崽幚硪?guī)定，并在焊后24h后進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)及硬度檢查，保證焊接質(zhì)量;對(duì)于閥門(mén)與直管焊接的部位，為避免應(yīng)力集中和結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，應(yīng)保證變徑區(qū)圓滑過(guò)渡;對(duì)運(yùn)行較長(zhǎng)的管道，應(yīng)合理安排減少啟停次數(shù)，加強(qiáng)對(duì)閥門(mén)、彎管、變徑等薄弱部位的監(jiān)控，在鍋爐檢修期間，對(duì)薄弱部位增加磁粉和超聲波檢測(cè)，預(yù)防裂紋等危害性缺陷。

2.4焊接面裂紋對(duì)策

管道施工過(guò)程中質(zhì)量控制最為重要的一個(gè)問(wèn)題就是焊接面裂紋問(wèn)題，其對(duì)管道的危害性很大，對(duì)于這種缺陷的發(fā)生我們一般采取如下幾種方法來(lái)解決：淺表層存在的裂紋可以用砂輪打磨，用磨平的方法處理;焊接面的裂紋過(guò)小，我們可以用裂紋來(lái)研究其發(fā)展規(guī)律，觀察并記錄到它的發(fā)展走勢(shì)，對(duì)防止?jié)撛诘陌踩珕?wèn)題具有很大的作用。就此，我們需要在焊前要認(rèn)真組裝，對(duì)組裝質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。盡量選擇小電流多層多道焊以防止焊縫中心產(chǎn)生裂紋;按照工藝規(guī)程進(jìn)行選擇優(yōu)良的焊接程序。

2.5提高鍋爐的制造工藝

相關(guān)工作人員需要嚴(yán)格把控內(nèi)部元件質(zhì)量，采用視覺(jué)傳感器和電弧傳感器測(cè)量焊接過(guò)程中的電弧形狀、熔池形狀、焊接電流、電弧電壓、焊道數(shù)、焊料消耗及工時(shí)等。采用大數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，這不僅需要對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)估，還需要對(duì)材料質(zhì)量進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆筒體生產(chǎn)全過(guò)程的信息化管理。該系統(tǒng)可以對(duì)多臺(tái)焊機(jī)乃至整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，形成車(chē)間智能化生產(chǎn)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的有效監(jiān)控，有效控制和管理生產(chǎn)成本和生產(chǎn)過(guò)程，從而大大提高生產(chǎn)效率和效益。

結(jié)語(yǔ)

隨著電站鍋爐參數(shù)的逐步提高，主蒸汽管道長(zhǎng)期在高溫、高壓狀態(tài)下運(yùn)行，其安全可靠性尤為重要。使用單位及檢驗(yàn)單位應(yīng)提高管道安全的重視程度，加大管道的監(jiān)控力度，為鍋爐運(yùn)行提供安全保障。電站鍋爐管的焊接環(huán)境非常復(fù)雜，有時(shí)還會(huì)涉及到高空作業(yè)，焊接的質(zhì)量對(duì)管道能否安全運(yùn)行有著直接的影響，但是電站鍋爐管的焊接要求操作極高。對(duì)于電站鍋爐管而言，焊接是一個(gè)重要的工作，它的質(zhì)量和效率對(duì)工程的工期及安全性有著重要的影響。為了避免電站鍋爐管出現(xiàn)安全事故如泄漏、腐蝕等，應(yīng)在選材，安裝等環(huán)節(jié)上對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，并在操作規(guī)范上嚴(yán)格要求，電站鍋爐管在發(fā)生安全隱患的時(shí)候能夠及時(shí)的進(jìn)行解決并施加措施以及辦法，及時(shí)對(duì)電站鍋爐管焊接的缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，以此來(lái)保障電站鍋爐管的安全性。

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