淺析T91鋼小徑管焊接微裂紋的產(chǎn)生及防治

王永彪

摘 要：通過對(duì)幾臺(tái)600MW及以下火力發(fā)電機(jī)組T91小徑管焊接微裂紋產(chǎn)生原因的分析，闡述了T91鋼小徑管焊接微裂紋的防治措施。

關(guān)鍵詞：T91鋼小徑管；焊接微裂紋；防治

1 概述

在幾臺(tái)600MW及以下火力發(fā)電機(jī)組的過熱器及末級(jí)再熱器T91鋼小管的焊接施工中，不同程度的產(chǎn)生了焊接微裂紋，在機(jī)組試運(yùn)行中導(dǎo)致焊縫泄漏，停爐等。因此要分析原因，制定防治措施，減少因微裂紋導(dǎo)致焊口泄漏造成停爐現(xiàn)象的發(fā)生。

2 焊接微裂紋產(chǎn)生原因的分析

經(jīng)過焊接業(yè)技術(shù)人員、質(zhì)檢人員、施焊焊工以及與其他出現(xiàn)過此類問題現(xiàn)場(chǎng)的焊接管理人員溝通，對(duì)T91小徑管焊接時(shí)產(chǎn)生微裂紋的原因進(jìn)行了分析，并通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作過程的跟蹤監(jiān)控，對(duì)可能促使焊接微裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行了可控程度的分析和逐一確認(rèn)，其中一部分原因可以在施工前和焊接過程中容易消除和控制，最終確定焊接微裂紋產(chǎn)生的主要原因?yàn)橐韵聨c(diǎn)：⑴母材可焊性差，焊接工藝要求高；⑵測(cè)溫不及時(shí)或測(cè)溫儀不準(zhǔn)確；⑶無預(yù)熱或預(yù)熱不均勻；⑷熱處理不及時(shí)、規(guī)范；⑸突然停電施工中斷。

3 針對(duì)產(chǎn)生原因采取的防治措施

3.1 母材可焊性差，焊接工藝要求高

3.1.1 T91鋼材的淬硬性大大高于常用的鉻鉬鋼，焊接時(shí)，一方面必須嚴(yán)格控制擴(kuò)散氫的含量，另一方面，需減緩焊接時(shí)焊縫的冷卻速度，而焊前預(yù)熱是控制擴(kuò)散氫含量及減緩焊接時(shí)焊縫的冷卻速度的最有效的措施，因此，焊前必須進(jìn)行預(yù)熱。

3.1.2 為了充分保證下一道焊縫焊接前，上一道焊縫已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，以利下一道焊接時(shí)，能對(duì)上一道焊縫進(jìn)行部分回火，達(dá)到改善馬氏體組織的焊縫的性能，因此，要嚴(yán)格限制層間溫度。

3.1.3 打底焊焊前對(duì)每個(gè)焊口必須按照要求進(jìn)行100～150℃的預(yù)熱，預(yù)熱溫度試驗(yàn)室人員用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行全程跟蹤。

3.1.4 使用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀控制層間溫度在200～300之間。T91鋼的MS點(diǎn)轉(zhuǎn)變溫度在380℃左右，層間溫度選在200～300℃，即MS點(diǎn)溫度附近，既能保怔高溫停留時(shí)間短，又能使馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)冷速緩慢，并形成自回火馬氏體，解決了既要采用小參數(shù)，又不能讓焊縫冷速太快的矛盾。從手工操作上講，該種鋼在300℃左右的溫度下，有最佳的操作性能，熔滴過渡及鐵水流動(dòng)性和飛濺都明顯改變。

3.1.5 在焊接時(shí)一定要采用“小規(guī)范”焊接，小電流快速焊，電流的大小，焊接的速度一定要相互配合好，從而使焊接時(shí)輸入的熱量適當(dāng)減少。

3.1.6 在焊接時(shí)不要一氣呵成，這樣容易產(chǎn)生焊縫背面“氧化”甚至“過燒”，在打完底后要等焊縫冷卻到預(yù)熱溫度后再進(jìn)行蓋面焊接，即至少兩遍成形，焊接質(zhì)量管理人員對(duì)此一定要監(jiān)督到位。

3.1.7 焊接施工前按照焊接工藝評(píng)定書編制焊接工藝卡，施焊焊工人手一份，焊接時(shí)嚴(yán)格按照給定的參數(shù)進(jìn)行焊接。

3.1.8 焊前對(duì)有資格的焊工進(jìn)行模擬練習(xí)，選擇操作手法最熟練的焊工進(jìn)行焊接工作，以減少由于操作手法不熟而產(chǎn)生的缺陷。由于T91熔融金屬的流動(dòng)性差，且焊接位置為全位置，因此，焊工需嚴(yán)格按下述要求操作，通過調(diào)整焊接參數(shù)，運(yùn)用好單面焊雙面成形操作技術(shù)，使焊縫得到良好成形：①在時(shí)鐘6點(diǎn)位置，焊縫處于仰位，熔滴下掛，操作不當(dāng)時(shí)，內(nèi)側(cè)焊縫極易產(chǎn)生內(nèi)凹.因此焊工操作時(shí)，應(yīng)采用電流上限，利用電弧的吹力托住熔滴進(jìn)行焊縫成形，避免焊縫產(chǎn)生內(nèi)凹；②從時(shí)鐘6點(diǎn)向時(shí)鐘9點(diǎn)過渡區(qū)位置，處于仰位向立位過渡區(qū)，熔滴下掛，操作不當(dāng)時(shí)，內(nèi)側(cè)焊縫易產(chǎn)生內(nèi)凹.因此焊工操作時(shí)，應(yīng)采用電流上限，施焊中充分利用維弧電流調(diào)節(jié)焊接熔池形狀，利用電弧的吹力托住熔滴進(jìn)行焊縫成形，避免焊縫產(chǎn)生內(nèi)凹；③在時(shí)鐘12點(diǎn)及附近位置，焊縫處于平位，熔滴下掛，內(nèi)側(cè)焊縫極易下掛并產(chǎn)生焊瘤；因此焊工操作時(shí)，應(yīng)采用電流下限，施焊中充分利用維弧電流調(diào)節(jié)焊接熔池形狀，利用熔滴重力進(jìn)行焊縫成形，避免焊縫內(nèi)側(cè)產(chǎn)生焊瘤。

3.2 測(cè)溫不及時(shí)或測(cè)溫不準(zhǔn)確

3.2.1 定期對(duì)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行計(jì)量校驗(yàn)，保證使用的精確度。

3.2.2 試驗(yàn)室派專人進(jìn)行焊前預(yù)熱及層間溫度的測(cè)量監(jiān)控工作，測(cè)溫人員一定要及時(shí)到位。

3.2.3 焊接過程中對(duì)溫度的控制尤為重要，全過程使用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀對(duì)層間溫度進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控，以防輸入熱量過多，層間超溫產(chǎn)生焊縫過燒現(xiàn)象。

3.2.4 焊接技術(shù)及質(zhì)檢人員隨時(shí)對(duì)測(cè)溫過程和記錄進(jìn)行監(jiān)督和檢查，保證測(cè)溫的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、連續(xù)性。

3.3 無預(yù)熱或預(yù)熱不均勻采取的防治措施

3.3.1 焊接施工前焊接技術(shù)員提前通知試驗(yàn)室，預(yù)熱人員事先在焊接施工部位做好預(yù)熱準(zhǔn)備。

3.3.2 所有焊口焊前必須及時(shí)預(yù)熱，并使用測(cè)溫儀監(jiān)控預(yù)熱的均勻性，減少溫度應(yīng)力的產(chǎn)生。

3.3.3 質(zhì)檢員、技術(shù)員、班長(zhǎng)要隨時(shí)對(duì)焊前是否預(yù)熱和預(yù)熱的均勻性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查。

3.3.4 焊工對(duì)未預(yù)熱的管子對(duì)口不允許進(jìn)行焊接施工，否則給與嚴(yán)重處罰。

3.4 熱處理不及時(shí)、規(guī)范

3.4.1 焊后焊接技術(shù)員要立即委托試驗(yàn)室進(jìn)行熱處理工作。

3.4.2 在施工前按照焊接工藝評(píng)定書編制好熱處理工藝卡，熱處理人員必須嚴(yán)格按照熱處理工藝卡規(guī)范進(jìn)行焊口焊后熱處理，以減少或消除焊后組織內(nèi)部應(yīng)力，保證焊縫組織性能。

3.4.3 熱處理的加熱溫度不夠，恒溫時(shí)間短，升降溫速度過快都會(huì)使組織不能完全正確轉(zhuǎn)變，降溫過快會(huì)出現(xiàn)脆硬組織，加熱時(shí)間長(zhǎng)或超溫處理組織性能會(huì)變得低下，容易產(chǎn)生缺陷。

3.4.4 焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理，以便于盡快地改善焊縫組織結(jié)構(gòu)，熱處理保溫時(shí)間的適當(dāng)延長(zhǎng)，有利于焊接接頭常溫沖擊韌度的提高，降低裂紋產(chǎn)生機(jī)率。

3.4.5 當(dāng)焊口焊接完畢，T91鋼小徑管焊接接頭可冷卻至室溫或100～120℃時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行焊后熱處理，焊后熱處理的生、降溫速度以≤150℃/h為宜，降溫至300℃以下時(shí)，可不控制，在保溫層內(nèi)冷卻至室溫。

3.4.6 熱處理溫度為760℃±10℃，恒溫時(shí)間：按壁厚每毫米5分鐘計(jì)算，且不小于0.5小時(shí)。

3.5 突然停電施工中斷

3.5.1 在老廠至施工地點(diǎn)設(shè)置一條施工備用電源線，以防突然停電造成施工中斷，保證施焊的連續(xù)性。

3.5.2 焊前準(zhǔn)備好氧氣、乙炔加熱工具，以備突然停電時(shí)進(jìn)行手工加熱保溫，防止溫度降低過快使焊縫產(chǎn)生缺陷。

3.5.3 準(zhǔn)備一臺(tái)滿足加熱及焊接功率的柴油發(fā)電機(jī)，以備全廠停電時(shí)及時(shí)供應(yīng)電源。

4 結(jié)束語

在伊敏電廠三期工程6號(hào)機(jī)組焊接施工中，我們嚴(yán)格按照所制定的措施進(jìn)行施工，經(jīng)過無損探傷檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)T91焊口有焊接微裂紋產(chǎn)生，機(jī)組在鍋爐水壓試驗(yàn)及試運(yùn)行階段此類焊口無泄漏現(xiàn)象發(fā)生。