減溫減壓器環焊縫處裂紋的返修焊接工藝

潘學穎（甘肅省高臺縣職業中專734300）

減溫減壓器環焊縫處裂紋的返修焊接工藝

潘學穎（甘肅省高臺縣職業中專734300）

隨著我國現代化工業的迅速發展，壓力容器在工業生產中發揮著極其重要的作用，壓力容器的制造質量和使用中操作工藝的好壞，關系到職工的生命和健康以及環境、經濟等問題。?；瘓F熱電廠一臺450/220℃，4.2/1.9MPa減溫減壓器（主管規格：φ529*14，材質15CrMo），在使用過程中，在入口環焊縫局部出現了一條長約80mm，寬約0.2-0.6mm的裂紋。

減溫減壓器裂紋焊補

壓力容器不僅是工業生產中的常用設備，同時也是比較容易發生事故的特殊設備，它的設計、制造、安裝、檢驗、使用、維修等對安全運行十分重要。

一、裂紋的原因及分析

由于減溫減壓器長期處于冷熱交替狀態，有時金屬在高溫下過熱會產生裂紋，有時雖然金屬溫度不太高，但在長期溫度反復變化的情況下也會產生熱疲勞裂紋，而且由于存在原焊縫熔化區，化學不均勻引起的組織不均勻或因快速冷卻產生的淬硬組織，則在此應力的作用下開裂。我們還分析到此壓力容器在制造時可能存在硬傷，過大的焊接殘余應力或材料和結構不當，形成幾何不連續應力帶來的隱患。經過長期壓力、溫度引起的動脈應力反復作用，或不正常超壓，超容量放空過猛，形成溫差超載應力，形成應力產生裂紋。于是和甲方專工商量用X射線探傷來檢查裂紋的內部缺陷情況，如位置、長短、大小、深度等。經過分析X光片，并根據檢驗部門的檢驗報告單上所提供的數據，我方和甲方專工共同分析出缺陷產生原因。由我方制定返修焊補方案。經過有關焊接專業工程師以至總工程師審查后批準了我方的返修焊補方案。

二、焊前準備

（一）裂紋的清理

首先清除裂紋附近的氧化皮、油漆、污物。由于該容器的材料為15CrMo。根據探傷檢驗報告單上所提供的缺陷位置及長短、寬窄、深度等，決定開V型坡口而且一次成型。在裂紋的延伸方向上，在裂紋末端各鉆一個直徑為6mm的止裂小孔，深度鉆透。由于裂紋所處位置的接頭厚度尺寸剛性大，為避免熱應力的產生和組織性能的變化，要用冷加工機械法消除裂紋?，F場采用角向磨光機磨削出坡口，檢查裂紋確已消除，并將坡口周圍30mm范圍磨出金屬光澤，消除表面氫的來源，達到預期的目的，為下一步施焊做好準備。

（二）焊接材料的選擇

因為容器材質為低合金結構鋼。為保證焊接接頭的熱強性宜選用低氫型焊條，以保證焊縫金屬的抗裂性和塑性，焊縫的化學成分與母材相近，故選用R307焊條。這種焊條優點是焊縫金屬機械性能好，特別是沖擊韌性高，抗冷裂紋能力高，藥皮氧化性差，合金元素燒損少。電焊機為直流反接。為防止冷裂紋的產生并嚴格控制氫的來源，焊條在焊前按規定嚴格烘干，烘干溫度為350-400℃，烘干1-2小時，烘干后的焊條放入100℃左右的保溫箱內隨用隨取，防止重新吸潮，從各個工序上嚴格把關，確保焊材無問題。

（三）焊前預熱

焊前預熱時防止冷裂紋產生的有效措施。防止冷裂紋主要從降低擴散氫含量、改善組織和降低焊接應力等方面采取措施，在施工現場采取氣焊火焰進行焊前預熱。預熱溫度一般在200-250℃左右，用測溫儀進行現場測溫。預熱位置應預熱到缺陷后的坡口每側不小于80mm，裂紋的延長方向每端不小于20mm。這時焊補裂紋時必須特別注意防止焊接處由于冷卻收縮所產生的應力帶來的后果，如在返修處及附近不產生細小裂紋等，故采取預熱的方法來預防。

三、焊接工藝

采用氬弧焊打底，電焊填充蓋面的多層多道焊方法。整個過程，一氣呵成。焊接設備采用弧焊逆變焊機，型號為ZX7-400型，采用直流正接法。焊絲選用H13CrMoA，焊絲焊前要除銹、水分等雜質。焊接工藝參數如下表：（見附表）

焊前我們用帆布及鋼筋搭了一個臨時擋風棚。焊前準備工作就緒后，開始施焊。引弧前首先打開氬氣閥門，送氣3～5分鐘，氣流穩定后即可引弧，對坡口兩側加熱2-3秒后，看母材出現“出汗”現象即可填絲開始焊接。焊槍、噴嘴與管子經向夾角在5-15°左右，控制坡口兩側融化均勻，盡可能快速焊，填充金屬減薄，滅弧前連續送進2-3滴填充金屬，以防止縮孔，并且應將電弧移向坡口一側，然后熄弧，并作送氣延時。打底焊好以后，電焊填充蓋面，刻不容緩。焊接設備采用弧焊逆變焊機，型號為ZX7-400型，采用直流反接。焊接工藝參數見下表：

附表

第二層填充給底層起到一個預熱作用，在焊接時注意觀察熔池及坡口兩側熔化程度，注意起弧和收弧質量。各焊道及焊層之間的收弧和引弧處應錯開一定距離，每一焊層都應仔細檢查，確認無缺陷后再焊下一層。在焊接過程中要注意層間溫度不低于預熱溫度，一般控制在200-250℃左右，在保證質量的前提下采用小電流快速焊接，這樣比較容易控制層間溫度?？刂茖娱g溫度也是為了降低冷卻速度，并可使擴散氫逸出，有利于防止焊接區產生裂紋。因為此處是局部焊補，為了減少焊接應力的產生，每焊完一道后要趁熱用錐形小錘錘擊焊縫，降低焊接應力。在焊完一道焊縫之前，要嚴格清除焊道表面的缺陷，并磨出金屬光澤，確保無內部缺陷如內部氣孔、夾渣(鎢)、未熔合、內部裂紋等，外部無咬邊、表面氣孔、凹坑、焊縫尺寸不符合要求、表面裂紋等。焊補后修磨焊縫使余高符合要求，以免因應力集中引起裂紋。

四、焊后熱處理

焊后應立即用氣焊火焰對返修部位進行焊后熱處理。焊后熱處理就是焊后為了改善焊接接頭的性能和消除殘余應力而進行的熱處理。對于低合金結構鋼加熱溫度應控制在680～720℃左右。這樣改善了焊接接頭的組織和性能，消除或顯著減少焊接接頭中擴散氫含量，使擴散氫隨溫度提高不斷增大擴散速度而向外逸出，減少焊接殘余應力，防止產生延遲裂紋、應力腐蝕裂紋，保證焊件的精確尺寸。在進行焊后熱處理后，用硅酸鋁毯對此處進行保溫，緩冷1～2小時后，經檢查焊補一次性合格，批準投入運行。

五、焊后避免的缺陷

通過焊前的一系列準備工作，控制了裂紋延伸，控制了氫的來源，預熱防止冷裂紋的產生；焊接中注意了層間溫度及應力產生，控制內部缺陷的產生和缺陷清除；焊后熱處理改善了焊接接頭的性能和消除殘余應力。從內部到外部表面質量達到了預期效果，焊補一次性成功。

六、效益分析

這次焊補是在熱電廠壓負荷停止供給用汽單位供汽的情況下進行的。修理時間長短、質量好壞直接關系到設備安全運行及經濟效益。按照預定時間提前2小時完成，由于提前供汽，用汽單位及時投運，經使用一段時間后設備完全正常。由此產生的直接和間接經濟效益達幾百萬元。由此可見，對壓力容器裂紋等缺陷采用適當的修補處理措施，達到設計和使用性能要求，會帶來較好的社會和經濟效益。

[1]《鍋爐壓力容器焊工》培訓教材.北京科學技術出版社出版.

[2]《焊接技師》培訓.機械出版社.

（責編 張 宇）