鍋爐焊接缺陷分析及檢測

摘 要：鍋爐是一種能量轉換設備，在工業上廣泛運用，在鍋爐的使用過程中，鍋爐的焊接缺陷嚴重影響了鍋爐的正常使用，一旦出現焊接缺陷，鍋爐的使用壽命將大大折扣，使用性能的穩定性也隨之下降。本文分析了鍋爐焊接缺陷的造成原因，并提出相應改進措施，并指出在檢測過程中防止出現缺陷的步驟。

關鍵詞：鍋爐 焊接技術 改進措施

中圖分類號：K224 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0115-02

鍋爐是一種能量轉換設備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能、高溫煙氣的熱能等形式，而經過鍋爐轉換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為工業生產和人民生活提供所需熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能，或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業生產中也有少量應用。鍋爐的制造過程中將大型構件相互焊接起來，并且要求很高的使用性能，所以鍋爐的制造對焊接技術要求很高，一旦焊接技術不過關便會出現各種缺陷，這些缺陷決定了鍋爐的使用壽命。

1 鍋爐焊接缺陷分析及其改進

鍋爐作為工業上重要的設備，它的制作好壞直接影響到整個工廠系統質量的高低，一般情況下，鍋爐焊接缺陷主要表現在氣孔、夾渣、裂縫、未焊透和未熔合、咬邊五個方面，下面對其進行逐個分析，找出出現缺陷的原因及改進措施。

1.1 氣孔

1.1.1 氣孔產生的原因

氣孔是在焊接過程中，溶解在熔池內的氣體在熔池中的液態金屬冷卻過程中來不及析出而在焊縫中形成的。氣孔減少了焊接面積，還產生極大的集中應力。出現這類缺陷的原因主要有以下幾點：（1）焊接坡口上有油、漆、銹等污物，在焊接過程中其中的水分分解出氫氣，在冷卻時來不及從熔池中析出而形成了氣孔；（2）焊接工藝參數選擇不當，焊接電流過低或焊接速度過快都會導致熔池溫度降低、熔池存在時間過短，而使熔池中的氣體在凝固過程中來不及析出而導致氣孔的產生；（3）焊絲上有油、銹等污物，焊條或焊劑受潮或未按要求進行烘干；（4）焊工操作不當。

1.1.2 主要控制措施

要避免氣孔的出現可以從以下幾個方面入手：（1）要認真清理焊接坡口，去除坡口及兩側20mm內的油、銹等污物，直到全部露出金屬光澤；（2）要認真清潔焊絲，選用質量合格的焊條，并注意在風速大、濕度大及雨、雪天氣不宜進行焊接；（3）要嚴格按要求烘干焊條，并將其置于專用保溫箱內，隨用隨取；（4）適當增大引弧電流，使母材的熱輸入加大，以減慢熔池的冷卻速度。

1.2 裂紋

1.2.1 裂紋產生的原因

鍋爐焊接中最危險的缺陷就是焊接裂紋。出現這種最危險的缺陷的主要原因有以下幾點：（1）在焊接過程中，由于焊接工藝不當，或由于異種鋼焊接時兩者熱膨脹系數不同等原因而在焊接過程中產生了較大的內應力，焊縫在內應力的作用下產生了裂紋；（2）焊縫中含有低熔點雜質，如硫化物、磷化物、碳化物等，降低了該處的結合力，當受到較大的外力作用時，就會在焊縫上這些結合力弱的地方產生裂紋；（3）其他原因，如多次結晶所致。

1.2.2 預防措施

想要避免出現焊接裂紋可以從下面幾個方面著手：（1）要避免強力組焊，采用焊前預熱、焊后緩冷以避免焊接應力的產生， 在停焊后用手錘敲擊熱影響區以釋放焊接應力可有效地避免焊接冷裂紋的產生；（2）在力學方面應從焊接工藝入手，適當地提高焊接速度、縮短局部的高溫焊接持續時間，可避免焊縫及熱影響區熱裂紋的產生；（3）在冶金方面要嚴格控制母材中的硫、磷、碳等有害雜質的含量，并細化晶粒、改善焊縫的結晶組織。

1.3 咬邊

1.3.1 咬邊產生的原因

咬邊是由母材金屬的損耗引起的、沿焊趾產生的溝槽及凹縫。咬邊會使該處的截面積減少，形成集中應力，并會影響焊接接頭的質量和外觀。在鍋爐壓力容器中，咬邊的深度不能超過0.5 mm，連續長度不允許超過100 mm。造成這類卻小的原因是：（1）電弧的擺幅小、電弧在坡口兩端的停留時間短、電弧偏移都會導致咬邊的產生；（2）焊接電流大，熔池內鐵水溫度高，鐵水流動性好，鐵水向焊縫中心流動，電弧移走后造成熔池內鐵水減少，形成咬邊。

1.3.2 控制措施

一方面可以適當增大電弧的擺速、擺幅和停留時間，另一方面要控制焊接電流，保證其不能過大。

1.4 未焊透和未熔合

1.4.1 未焊透和未熔合產生的原因

未熔合是指在焊接過程中，焊絲熔化的鐵水是堆積在母材（或上一層焊道） 表面上，而未與母材熔合在一起。未焊透是指焊接時接口根部的金屬未全部熔化，也指對接焊縫的深度尺寸未達到設計要求。這類缺陷將會減少焊縫的截面積、增大應力。產生原因：（1）接頭的坡口角度小、間隙小，或鈍邊尺寸大將會導致未焊透缺陷；（2）坡口的污物或焊道間的夾渣也會導致未焊透和未熔合缺陷；（3）操作不當導致。

1.4.2 控制措施

（1）適當增加焊接電流，降低焊接速度；（2）選用合適的間隙尺寸、坡口角度和鈍邊尺寸；（3）認真清理坡口的污物及焊道間的夾渣。

1.5 其他原因

包括夾渣、選材不當等，鍋爐使用環境復雜，其生產缺陷也是多種，在加工生產時需有嚴格的檢測過程。

2 焊接缺陷的檢測

焊接完成之后為防止出現焊接缺陷必須對焊縫進行檢測，焊縫的檢測主要通過以下兩個方面進行。

2.1 外觀檢查

對接焊縫焊完后，要進行100%的外觀檢查，外觀檢查合格標準見表1。

此外，焊縫表面不允許有裂紋、未熔合、根部未焊透、氣孔夾渣等缺陷，管屏向火面對接焊縫不允許咬邊，爐膛外面的管對接焊縫咬邊深度不得大于0.5 mm，長度不大于9 mm，根部凸出不大于2 mm，內凹不大于1.5 mm。

2.2 無損探傷

（1）類鍋爐受熱面管子焊口除做不少于25%的射線透照外，還應另做25%的超聲波探傷。（2）外徑>159 mm，工作溫度高于450℃的蒸汽管道；外徑>159 mm或壁厚>20 mm，工作壓力大于9.81 MPa的鍋爐范圍內的管子及管道進行100%的無損探傷。（3）其他Ⅰ類接頭探傷比例為50%，中低壓焊口抽查1%～25%，鋼結構的無損探傷方法及比例按設計要求進行。（4）厚度≤20 mm的汽、水管道采用超聲波探傷時還應另做不小于20%探傷量的射線透照。（5）厚度>20 mm，且<70 mm的管子和焊件，射線透照或超聲波探傷可任選其中一種。

3 結論

社會的發展及工業水平的提高給鍋爐的制造質量提出了更高的要求，想要體改鍋爐的焊接制作質量就必須對鍋爐常見的損壞情況有一個正確的認識，本文對鍋爐損壞最常見的因素焊接缺陷進行了分析，并找到相應的措施，以供相關技術人員參考借鑒。

參考文獻

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