淺談鍋爐汽包焊縫裂紋分析論文
[論文關(guān)鍵詞]電站鍋爐焊縫裂紋檢驗
[論文摘要]電站鍋爐在運(yùn)行過程中,由于多種因素的影響會導(dǎo)致各種各樣缺陷的產(chǎn)生,既有有關(guān)承壓部件的,也有有關(guān)水汽質(zhì)量的,針對汽包焊縫裂紋典型案例做好深入地分析,將有利于雷同缺陷及時、妥善處理。
在役電站鍋爐實際檢驗過程中,經(jīng)常會遇到各種各樣的實際檢驗問題,但歸結(jié)起來主要有幾類比較典型的情況。下面選取定期檢驗過程中發(fā)現(xiàn)及處理過的汽包焊縫裂紋案例,深入探討了典型承壓部件損壞的部位、損壞的原因、修理的具體方案等,對這類典型問題的深入研究,有助于雷同問題的及時、快速、正確處理,確保被檢鍋爐按期、安全的投入運(yùn)行。
某廠電站鍋爐汽包在停爐內(nèi)部檢驗中發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的焊縫裂紋缺陷,采取措施進(jìn)行修復(fù)后,保證了汽包的安全運(yùn)行,現(xiàn)將這一技術(shù)措施剖析如下:
一、汽包缺陷檢查
該廠鍋爐系1997年制造、安裝,1998年投入使用,2007年8月停爐檢驗時,經(jīng)磁粉和超聲檢測發(fā)現(xiàn),汽包第2道環(huán)焊縫上部外側(cè)坡口熱影響區(qū)有一條明顯的腐蝕氧化裂紋,裂紋長450mm、寬0.02mm,最深處達(dá)20-25dB,最淺處3dB,在第2條環(huán)焊縫上部內(nèi)側(cè)存在熔合線表面裂紋缺陷6處;其它焊縫也存在多處表面和埋藏缺陷,但未超標(biāo)。分析表明:從開裂的第2條環(huán)焊縫,焊縫外觀很不規(guī)則,焊縫比母材高出許多,形成了一個突變的臺階,在焊縫的融合線附近存在較多表面缺陷;這樣,在鍋爐頻繁的啟停中,汽包受到周期性的加熱、冷卻,在交變應(yīng)力的'作用下導(dǎo)致開裂,繼而發(fā)展。鑒于上述情況,采用了兩種方案:(1)對于未超標(biāo)的埋藏缺陷作重點記錄,以便日后檢驗中作重點檢查;如發(fā)現(xiàn)缺陷發(fā)展、開裂,立即處理。(2)對開裂的缺陷,制定補(bǔ)焊工藝措施,對裂紋進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)。
二、缺陷挖補(bǔ)前的各項工作檢查
。1)汽包母材化學(xué)成分(%):C-0.20,Si-0.46,Mn-1.15,P-0.008,S-0.0180
。2)汽包焊縫化學(xué)成分(%):C-0.66,Si-0.60,Mn-1.50,P-0.022,S-0.0130,化學(xué)成分分析結(jié)果符合J507焊條成分要求。
。3)金相檢查:焊縫:鐵素體+珠光體,珠光體呈帶狀分布,帶狀組織2-3級,晶粒度6級。熔合線:鐵素體+珠光體,珠光體呈網(wǎng)狀分布,熔合線兩側(cè)有脫碳。熱影響區(qū):鐵素體+珠光體,組織欠均勻,晶粒度5-6級。母材:鐵素體+珠光體,組織尚均勻,晶粒度6~7級。以上所檢查的組織皆屬正常。
(4)硬度測試:母材:HB125。熱影響區(qū):HB115。焊縫區(qū):HB125。以上所測的硬度值均符合要求。計算結(jié)果證明,19Mn5鋼無再熱裂紋傾向。
(5)19Mn5鋼產(chǎn)生冷裂紋傾向和焊接熱影響區(qū)淬硬傾向計算表明,汽包材料基本無冷裂傾向。
三、缺陷挖除
。ㄒ唬╅_槽挖除工作所用的設(shè)備和材料
500A直流電焊機(jī)1臺;0.75m3空壓機(jī)1臺;碳棒直徑6mm、8mm,100根。
(二)缺陷開槽挖除方法及技術(shù)要求
、儆捎19Mn5鋼的塑性較好,開槽挖除裂紋前不必鉆孔止裂。②開槽方法:電弧氣刨后,砂輪磨光。③為了減少電弧氣刨的激熱影響,應(yīng)將溫度預(yù)熱到200℃以上再進(jìn)行開槽,在挖掉缺陷的同時,應(yīng)盡可能使槽開得規(guī)整、光滑,并盡量減少開槽的體積。
四、缺陷挖除后的補(bǔ)焊工藝
。ㄒ唬┖笚l材料選擇低氫型J507焊條。打底用中Φ3.2mm的焊條,其余用Φ4mm的焊條。
。ǘ┦┖腹に嚕汉笚l在350℃烘烤2小時,烘烤的焊條放入保溫箱內(nèi),隨時使用。補(bǔ)焊過程中,始終保持預(yù)熱溫度,最低溫度150℃,施焊中采取多層多道焊。先沿U形坡口焊三層,使坡口寬度變窄,以減少收縮變形引起的應(yīng)力,然后由下至上多層多道焊。每道焊縫用分段焊法,分段時填空焊的焊接方向應(yīng)與原分段焊的方向相反。各焊道分段應(yīng)錯開,可減少焊接應(yīng)力的過大累積。打底焊采用中3.2mm焊條,焊道寬度控制在6-8mm左右,熔深控制在2-3mm之內(nèi)。為減少收弧次數(shù),每根焊條一次焊完。焊完一道,必須清渣進(jìn)行檢查,確認(rèn)無缺陷時繼續(xù)施焊。
五、焊后熱處理
焊后熱處理采用局部整段內(nèi)加熱法,使用框架式電阻加熱器,總?cè)萘?08kvA,9路輸出,每路12kVA,輸入電壓220V,自動控溫表2塊,溫度記錄儀1臺,熱電偶17支,使用HM1300×355×88mm框架型加熱塊6塊,平穩(wěn)地置于汽包上半周,加熱塊與電源連接引出線用Φ10mm圓鋼,套上Φ12mm的瓷管,然后與鑲套銅電纜連接,銅電纜接到控溫設(shè)備上。為了減少熱量損失,在加熱帶的兩端設(shè)計兩塊堵板,堵板用3mm厚的鋼板制成Φ1600mm的圓板,將圓板分割4塊在汽包內(nèi)組裝;在圓板每300mm×400mm的面積上焊中6×170mm的鋼絲若干根,以固定保溫材料;保溫材料選用硅酸鋁耐熱材料。電源連接線和熱電偶連接均從圓板的孔通過。
六、熱處理后的各項工作檢查
。ㄒ唬┍砻鏅z測:對補(bǔ)焊區(qū)內(nèi)、外壁做磁粉檢測,未發(fā)現(xiàn)任何缺陷。
(二)超聲波檢驗:用超聲波對內(nèi)外壁進(jìn)行檢驗未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)和可記錄缺陷。
。ㄈ┙鹣鄼z驗:焊縫、熔合線、熱影響區(qū)、母材等金相組織屬正常范圍之內(nèi)。
(四)硬度檢驗:焊縫HB130,熱影響區(qū)HB120,母材HB120。
。ㄎ澹嵛灰、撓度、橢圓度測量:熱處理升溫到600℃,甲側(cè)向西位移5mm,乙側(cè)向東位移7mm;熱處理完,汽包溫度降到室溫,甲乙側(cè)位移恢復(fù)到補(bǔ)焊前。撓度:熱處理后,甲側(cè)0,中部0.02,乙側(cè)0.02,正常。橢圓度a:原始值=0.22%;焊后值=0.25%;熱處理后值=0.25%。補(bǔ)焊后橢圓度變化不大,在允許值范圍內(nèi)。
。堄鄳(yīng)力測試:通過實測熔合線處殘余應(yīng)力為190MPa,偏離焊縫的近縫區(qū)應(yīng)力為170MPa,焊縫平均最大應(yīng)力為180MPa其殘余應(yīng)力水平與原始態(tài)相符,說明補(bǔ)焊工藝、熱處理工藝、補(bǔ)焊質(zhì)量都符合要求。
七、裂紋修復(fù)后的結(jié)論分析
汽包裂紋挖補(bǔ)修復(fù)后,各項技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)定要求:
。1)補(bǔ)焊焊縫質(zhì)量達(dá)到JBI152-81標(biāo)準(zhǔn)的I級焊縫要求。
(2)硬度最高為HB130,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線材硬度+100的規(guī)定,殘余應(yīng)力最大為190MPa,大大小于245MPa規(guī)定,金相組織也沒有變化,由所有這些檢查結(jié)果推知,補(bǔ)焊焊縫具有良好的綜合機(jī)械性能,沒有產(chǎn)生任何永久變形。
。3)該汽包裂紋挖補(bǔ)修復(fù)后運(yùn)行至今已近一年,在今年5月停爐檢修時再次對裂紋剔除的補(bǔ)焊部位進(jìn)行了磁粉和超聲檢測,同時對有記錄缺陷部位進(jìn)行了跟蹤檢查,均未有異常情況出現(xiàn)。由此可以說明,針對此次汽包檢查出來的缺陷所采取的處理方案不僅符合標(biāo)準(zhǔn),而且修復(fù)具體措施的實施是成功的。
參考文獻(xiàn):
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