過熱器集箱管座角焊縫裂紋處理探析

李明飛（廣東省特種設備檢測研究院,廣東 佛山 528251）

過熱器集箱管座角焊縫裂紋處理探析

李明飛
（廣東省特種設備檢測研究院,廣東 佛山 528251）

在企業實際的生產當中，過熱器發生裂縫，尤其是集箱管座的角焊縫部位產生裂紋的問題是非常常見的，那么在產生裂縫后，對這些角焊縫的裂紋如何妥善處理，就是擺在技術人員面前的首要問題了。而從本質上來說，想要妥善解決這方面的問題，那么首先就要對產生問題的原因進行分析，然后針對裂紋產生的根本原因，才能制定出有針對性的預防措施，下面就對這些進行分析和處理。

過熱器;集箱管座;角焊縫裂紋

1 焊縫裂紋容易產生的位置和其所具有的特點

某熱電廠鍋爐過熱器集箱管座角焊縫發生泄漏，初步降壓后，對所有的可見泄漏點進行記錄和標識，待鍋爐完全泄壓以及放水之后，按照之前的記錄和相關的標識，對所發現的泄漏點的焊縫進行表面探傷檢驗，共發現管座角焊縫裂紋三十多處，其數量可以說不算少了。

接下來為了對這些裂紋情況做進一步的分析，以便下一步對其進行修補，技術人員對所標記的管座角焊縫裂紋都用磨光機進行打磨，一邊打磨一邊對這些打磨部位進行PT檢測，以便對這些裂縫進行跟蹤和檢驗，對所有的裂紋大約進行了六次打磨處理和PT檢驗，發現這些裂紋都有一個特點，就是裂縫的部位無一例外的都延伸到焊縫的根部，而且在這些角焊縫的根部，均存在不同程度的夾渣，氣孔，以及未焊透和收頭弧坑等嚴重的焊接缺陷問題。如果是從焊縫的外表角度進行觀察，這些裂紋所出現的位置無一例外的都產生在焊縫的收頭位置。

2 產生裂紋原因分析

2.1 焊縫的根部所夾渣的沒有焊透情況對裂紋產生的影響

在對裂縫進行磨除的過程中，通過觀察可以發現，所有的裂紋從其開始的位置到焊縫的根部，或者是接近它的根部，都存在不同程度夾渣或氣孔等焊接缺陷，這些都是有待解決的過熱器集箱管座角焊縫根部缺陷。

通過對這些裂紋的分析可以發現，它們的根部大都是采用了手工的電弧焊的焊接工藝，而且還進行了多層的多道焊接，對每一層以及每一道的焊接收弧位置都集中在了一個位置上，這種方式不僅會讓根部的電弧焊帶有太多的夾渣，而且它們的根部也基本上都沒有得到焊透。通過以上的分析研究發現，發生裂縫的根本原因就是焊接的工藝不當所造成的。

此外，經過分析得出，焊接產生的應力對裂紋的產生也有著重大的影響。焊接產生的殘余應力計算公式為T=Q/Lδ,算式中的T表示焊縫在焊接中所承受的切應力,而Q則表示接頭位置所承受的剪切應力，而δ表示在焊接接頭的位置，它的薄板的厚度，單位是毫米。L在算式中則代表了焊縫的具體長度。除此之外，還要考慮焊接過程中縫隙塑性的變化情況，因為其如果受熱，表面肯定會有一些變化，同時也會影響裂紋的產生，縫隙塑性變化計算公式為（&1-&2） +（&2-&3）+（&3-&4）=2&n. 這里面的&代表了裂紋的等效應力。通過這個公式就可以計算出裂紋的塑性變化量。過大的塑性變化量將導致裂紋的進一步擴展。

3 對焊縫裂紋的處理方法

我國自己研發出并已廣泛使用的鋼材12CrMoVG，也被稱之為低合金的珠光體耐熱鋼，在焊接領域中的應用效果是非常好的。這種低合金的珠光體耐熱鋼在國產高溫高壓電站鍋爐機組上的應用更是非常普及，尤其是在鍋爐的受熱面、高溫高壓管道和集箱。就目前而言，這種材料所展示出的效果是非常好的。

經過這些年的發展，這種鋼材的焊接工藝，以及它的預熱、焊后熱處理工藝等均已經表現的非常成熟了。但是在厚壁的集箱上進行開孔，或者是插管焊接，業內人士對預熱以及熱處理的施工技術就一直存在一些爭議，特別是插入式管座角焊縫的焊接工藝、預熱以及熱處理，雙方的爭議非常突出。主要是因為如果使用插入式的焊接方式，那么一些人會認為這樣所帶來的應力非常大，所以很容易在焊接后形成裂紋，即使在施工階段沒有形成裂紋，但是在鍋爐投入運行之后，在運行過程中工況稍有波動也容易引發管座發生裂紋的問題。下面就對其具體的處理工藝進行詳細的分析和探討。

3.1 對焊縫產生裂紋的清除工作

在清除裂縫的時候，采用的是角向磨光機磨除的方法，這樣可以把裂紋之間的殘渣給徹底的磨除干凈。為了確保裂紋及殘渣等缺陷已經徹底清除，通常采用PT對其進行檢測。通過PT檢查，確定裂紋及殘渣等缺陷等缺陷已經消除，然后才可以按照既定的焊接工藝進行補焊。

3.2 對處理后的缺陷部位進行修整

對磨除的裂紋及殘渣等缺陷部位進行一定程度的修整，主要是對磨除的位置進行圓滑和過渡處理，這樣可以有效的規避在焊接的過程，這個位置出現窄小的夾角，從而發生新的缺陷問題，以此來保證修補焊接的質量。

3.3 焊接以及補焊的方法

為了避免補焊焊縫根部產生夾渣、微裂紋等缺陷的產生，通常采用氬弧焊打底手工電弧焊蓋面的焊接工藝。具體是先氬弧焊打底，然后用磨光機對其進行打磨清根，在檢查確認沒有其他缺陷之后，再進行手工電弧焊蓋面補焊。在手工電弧焊填充道的焊接中，嚴格按照操作流程進行，并且每焊接完成一層蓋面，都要進行PT檢測，確保沒有焊接缺陷之后再進行另一層焊道蓋面焊接作業。

4 總結

通過以上的方法，對所管座角焊縫出現的裂紋進行有針對性的，并且是有效的處理，可以發現，其操作上還是比較便捷的。在對過熱器集箱所有的管座角焊縫裂紋都處理之后，最終對修復的管座角焊縫進行PT檢測，都沒有發現所補焊修復的焊縫及其周圍有其他的缺陷性問題出現，而且對所補焊修復的焊縫進行硬度檢測，從結果上看，這些都滿足了相關的法規和標準的要求。

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李明飛（1974-）,男,壯族,廣西南寧人,工程師,研究方向：在用鍋爐壓力容器及壓力管道檢驗。