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    減溫減壓器環(huán)焊縫處裂紋的返修焊接工藝

    2015-02-15 07:41:10潘學(xué)穎甘肅省高臺(tái)縣職業(yè)中專734300
    學(xué)周刊 2015年31期
    關(guān)鍵詞:減壓器焊條坡口

    潘學(xué)穎(甘肅省高臺(tái)縣職業(yè)中專734300)

    減溫減壓器環(huán)焊縫處裂紋的返修焊接工藝

    潘學(xué)穎(甘肅省高臺(tái)縣職業(yè)中專734300)

    隨著我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展,壓力容器在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用,壓力容器的制造質(zhì)量和使用中操作工藝的好壞,關(guān)系到職工的生命和健康以及環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等問題。海化集團(tuán)熱電廠一臺(tái)450/220℃,4.2/1.9MPa減溫減壓器(主管規(guī)格:φ529*14,材質(zhì)15CrMo),在使用過程中,在入口環(huán)焊縫局部出現(xiàn)了一條長(zhǎng)約80mm,寬約0.2-0.6mm的裂紋。

    減溫減壓器裂紋焊補(bǔ)

    壓力容器不僅是工業(yè)生產(chǎn)中的常用設(shè)備,同時(shí)也是比較容易發(fā)生事故的特殊設(shè)備,它的設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)、使用、維修等對(duì)安全運(yùn)行十分重要。

    一、裂紋的原因及分析

    由于減溫減壓器長(zhǎng)期處于冷熱交替狀態(tài),有時(shí)金屬在高溫下過熱會(huì)產(chǎn)生裂紋,有時(shí)雖然金屬溫度不太高,但在長(zhǎng)期溫度反復(fù)變化的情況下也會(huì)產(chǎn)生熱疲勞裂紋,而且由于存在原焊縫熔化區(qū),化學(xué)不均勻引起的組織不均勻或因快速冷卻產(chǎn)生的淬硬組織,則在此應(yīng)力的作用下開裂。我們還分析到此壓力容器在制造時(shí)可能存在硬傷,過大的焊接殘余應(yīng)力或材料和結(jié)構(gòu)不當(dāng),形成幾何不連續(xù)應(yīng)力帶來的隱患。經(jīng)過長(zhǎng)期壓力、溫度引起的動(dòng)脈應(yīng)力反復(fù)作用,或不正常超壓,超容量放空過猛,形成溫差超載應(yīng)力,形成應(yīng)力產(chǎn)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(nèi)部缺陷情況,如位置、長(zhǎng)短、大小、深度等。經(jīng)過分析X光片,并根據(jù)檢驗(yàn)部門的檢驗(yàn)報(bào)告單上所提供的數(shù)據(jù),我方和甲方專工共同分析出缺陷產(chǎn)生原因。由我方制定返修焊補(bǔ)方案。經(jīng)過有關(guān)焊接專業(yè)工程師以至總工程師審查后批準(zhǔn)了我方的返修焊補(bǔ)方案。

    二、焊前準(zhǔn)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(jù)探傷檢驗(yàn)報(bào)告單上所提供的缺陷位置及長(zhǎng)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(gè)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(yīng)力的產(chǎn)生和組織性能的變化,要用冷加工機(jī)械法消除裂紋?,F(xiàn)場(chǎng)采用角向磨光機(jī)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(dá)到預(yù)期的目的,為下一步施焊做好準(zhǔn)備。

    (二)焊接材料的選擇

    因?yàn)槿萜鞑馁|(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼。為保證焊接接頭的熱強(qiáng)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(xué)成分與母材相近,故選用R307焊條。這種焊條優(yōu)點(diǎn)是焊縫金屬機(jī)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?zé)龘p少。電焊機(jī)為直流反接。為防止冷裂紋的產(chǎn)生并嚴(yán)格控制氫的來源,焊條在焊前按規(guī)定嚴(yán)格烘干,烘干溫度為350-400℃,烘干1-2小時(shí),烘干后的焊條放入100℃左右的保溫箱內(nèi)隨用隨取,防止重新吸潮,從各個(gè)工序上嚴(yán)格把關(guān),確保焊材無問題。

    (三)焊前預(yù)熱

    焊前預(yù)熱時(shí)防止冷裂紋產(chǎn)生的有效措施。防止冷裂紋主要從降低擴(kuò)散氫含量、改善組織和降低焊接應(yīng)力等方面采取措施,在施工現(xiàn)場(chǎng)采取氣焊火焰進(jìn)行焊前預(yù)熱。預(yù)熱溫度一般在200-250℃左右,用測(cè)溫儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫。預(yù)熱位置應(yīng)預(yù)熱到缺陷后的坡口每側(cè)不小于80mm,裂紋的延長(zhǎng)方向每端不小于20mm。這時(shí)焊補(bǔ)裂紋時(shí)必須特別注意防止焊接處由于冷卻收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力帶來的后果,如在返修處及附近不產(chǎn)生細(xì)小裂紋等,故采取預(yù)熱的方法來預(yù)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(gè)過程,一氣呵成。焊接設(shè)備采用弧焊逆變焊機(jī),型號(hào)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(zhì)。焊接工藝參數(shù)如下表:(見附表)

    焊前我們用帆布及鋼筋搭了一個(gè)臨時(shí)擋風(fēng)棚。焊前準(zhǔn)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(wěn)定后即可引弧,對(duì)坡口兩側(cè)加熱2-3秒后,看母材出現(xiàn)“出汗”現(xiàn)象即可填絲開始焊接。焊槍、噴嘴與管子經(jīng)向夾角在5-15°左右,控制坡口兩側(cè)融化均勻,盡可能快速焊,填充金屬減薄,滅弧前連續(xù)送進(jìn)2-3滴填充金屬,以防止縮孔,并且應(yīng)將電弧移向坡口一側(cè),然后熄弧,并作送氣延時(shí)。打底焊好以后,電焊填充蓋面,刻不容緩。焊接設(shè)備采用弧焊逆變焊機(jī),型號(hào)為ZX7-400型,采用直流反接。焊接工藝參數(shù)見下表:

    附表

    第二層填充給底層起到一個(gè)預(yù)熱作用,在焊接時(shí)注意觀察熔池及坡口兩側(cè)熔化程度,注意起弧和收弧質(zhì)量。各焊道及焊層之間的收弧和引弧處應(yīng)錯(cuò)開一定距離,每一焊層都應(yīng)仔細(xì)檢查,確認(rèn)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(yù)熱溫度,一般控制在200-250℃左右,在保證質(zhì)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(kuò)散氫逸出,有利于防止焊接區(qū)產(chǎn)生裂紋。因?yàn)榇颂幨蔷植亢秆a(bǔ),為了減少焊接應(yīng)力的產(chǎn)生,每焊完一道后要趁熱用錐形小錘錘擊焊縫,降低焊接應(yīng)力。在焊完一道焊縫之前,要嚴(yán)格清除焊道表面的缺陷,并磨出金屬光澤,確保無內(nèi)部缺陷如內(nèi)部氣孔、夾渣(鎢)、未熔合、內(nèi)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(bǔ)后修磨焊縫使余高符合要求,以免因應(yīng)力集中引起裂紋。

    四、焊后熱處理

    焊后應(yīng)立即用氣焊火焰對(duì)返修部位進(jìn)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(yīng)力而進(jìn)行的熱處理。對(duì)于低合金結(jié)構(gòu)鋼加熱溫度應(yīng)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(kuò)散氫含量,使擴(kuò)散氫隨溫度提高不斷增大擴(kuò)散速度而向外逸出,減少焊接殘余應(yīng)力,防止產(chǎn)生延遲裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋,保證焊件的精確尺寸。在進(jìn)行焊后熱處理后,用硅酸鋁毯對(duì)此處進(jìn)行保溫,緩冷1~2小時(shí)后,經(jīng)檢查焊補(bǔ)一次性合格,批準(zhǔn)投入運(yùn)行。

    五、焊后避免的缺陷

    通過焊前的一系列準(zhǔn)備工作,控制了裂紋延伸,控制了氫的來源,預(yù)熱防止冷裂紋的產(chǎn)生;焊接中注意了層間溫度及應(yīng)力產(chǎn)生,控制內(nèi)部缺陷的產(chǎn)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(yīng)力。從內(nèi)部到外部表面質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期效果,焊補(bǔ)一次性成功。

    六、效益分析

    這次焊補(bǔ)是在熱電廠壓負(fù)荷停止供給用汽單位供汽的情況下進(jìn)行的。修理時(shí)間長(zhǎng)短、質(zhì)量好壞直接關(guān)系到設(shè)備安全運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)效益。按照預(yù)定時(shí)間提前2小時(shí)完成,由于提前供汽,用汽單位及時(shí)投運(yùn),經(jīng)使用一段時(shí)間后設(shè)備完全正常。由此產(chǎn)生的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)幾百萬元。由此可見,對(duì)壓力容器裂紋等缺陷采用適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)處理措施,達(dá)到設(shè)計(jì)和使用性能要求,會(huì)帶來較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

    [1]《鍋爐壓力容器焊工》培訓(xùn)教材.北京科學(xué)技術(shù)出版社出版.

    [2]《焊接技師》培訓(xùn).機(jī)械出版社.

    (責(zé)編 張 宇)

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