12Cr1MoV厚壁鋼管焊縫內部裂紋的處理

12Cr1MoV是一種低合(he)金耐熱(re)鋼(gang)，是目(mu)前電站鍋爐消耗量最(zui)大的(de)鋼(gang)。國內(nei)外實踐證明，其工藝(yi)性能(neng)良好，可靠性強。廣(guang)泛用于鍋爐過(guo)熱(re)器管(guan)(guan)、集箱(xiang)和管(guan)(guan)道。以某電廠# 4 機(ji)亞臨界鍋爐為(wei)例(li)，分(fen)析了(le)(le)后面(mian)板(ban)集箱(xiang)至(zhi)高溫過(guo)熱(re)器集箱(xiang)連接管(guan)(guan)的(de)內(nei)部裂紋，并(bing)提(ti)出(chu)了(le)(le)相應的(de)處理(li)方案，為(wei)目(mu)前我國在(zai)役300 MW機(ji)組(zu)12Cr1MoV厚壁鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)技術管(guan)(guan)理(li)提(ti)供(gong)了(le)(le)有益(yi)的(de)參考，為(wei)機(ji)組(zu)安全經(jing)濟運行提(ti)供(gong)了(le)(le)重要保證。

缺陷的發現(xian)、分析和處理

電(dian)廠二期4號鍋(guo)爐于2005年12月安裝了鍋(guo)爐主蒸(zheng)汽管(guan)道。過熱(re)(re)蒸(zheng)汽溫度為541，操(cao)作(zuo)壓力(li)為17.5兆帕。后面板集箱至高溫過熱(re)(re)器集箱的連接管(guan)型式采用12cr1movg珠光體耐熱(re)(re)鋼管(guan)。實施標(biao)準(zhun)為dl/t869-2004 《火(huo)力(li)發(fa)電(dian)廠焊接技(ji)術(shu)規程》，規格為610 mm 70 mm。

2017年6月(yue)，在某發電(dian)有(you)限公司# 4機組大(da)修期間，華電(dian)電(dian)力科學研究院(yuan)山(shan)東分院(yuan)發現后面板從6點至(zhi)7點穿過彎頭下焊縫，出現缺陷回波(bo)反射。

A型脈沖超(chao)聲(sheng)波探(tan)傷(shang)(shang)儀用(yong)于(yu)校(xiao)準儀器。其性能(neng)符合JB/T  10061-1999 《型脈沖反射式(shi)超(chao)聲(sheng)波探(tan)傷(shang)(shang)儀通(tong)用(yong)技術(shu)條件》的要求。根據DL/T820-2002 《管道焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)(tou)超(chao)聲(sheng)波檢(jian)驗技術(shu)規程》，用(yong)3 mm 40 mm的基(ji)準塊制作數(shu)模轉換曲線，對K1和K22探(tan)頭(tou)(tou)進行單面(mian)和單面(mian)掃描(miao)后，發現缺陷靠近焊(han)縫中(zhong)心。水平移動(dong)探(tan)頭(tou)(tou)，根據端點6dB方法測(ce)量(liang)100 mm的長度(du)。缺陷的深度(du)為距焊(han)縫上(shang)表面(mian)45 ~ 55毫米。

1.1拋光消除缺陷

機械(xie)消(xiao)除，用角拋光(guang)機將焊縫拋光(guang)到缺陷位置，用熔透(tou)檢測(ce)法確(que)定缺陷消(xiao)除。如如圖1所示，焊縫被挖至(zhi)45毫米的深度(du)，在滲(shen)透(tou)試驗(yan)中發現裂紋(wen)。繼續研磨(mo)，直到裂紋(wen)完全消(xiao)除。

1.2原因分析

釩(fan)被添(tian)加到對再熱(re)裂(lie)紋(wen)敏感的(de)12Cr1MoV鋼中(zhong)。近年來(lai)，大量案例表(biao)明，12Cr1MoV厚壁鋼管焊(han)接后沒有(you)裂(lie)紋(wen)，但(dan)在(zai)焊(han)后熱(re)處(chu)理(li)過程中(zhong)有(you)時會出現裂(lie)紋(wen)和再熱(re)裂(lie)紋(wen)，敏感溫度在(zai)600左右。

隨著機組的(de)啟動和(he)(he)停機，溫(wen)度(du)和(he)(he)壓力(li)(li)變(bian)化(hua)產(chan)生(sheng)的(de)應(ying)力(li)(li)與焊接后的(de)殘余應(ying)力(li)(li)疊加(jia)后，可能(neng)會出現再熱(re)裂紋(wen)[1]。焊縫的(de)焊接時間在冬季，低環境溫(wen)度(du)使接頭(tou)區域冷卻過快，導(dao)致(zhi)應(ying)力(li)(li)集中和(he)(he)裂紋(wen)。

1.3修理措施

(1)坡(po)口(kou)加工和(he)焊(han)(han)前預(yu)熱：坡(po)口(kou)加工時(shi)(shi)，補(bu)焊(han)(han)位置的原焊(han)(han)縫(feng)應(ying)全部清除(chu)(chu)，溫(wen)(wen)州不銹(xiu)鋼管消除(chu)(chu)裂(lie)紋后的坡(po)口(kou)應(ying)稍寬，尖(jian)角應(ying)平滑過渡。氧化層、油(you)污(wu)、鐵(tie)銹(xiu)等。在補(bu)焊(han)(han)區，周(zhou)圍20毫(hao)(hao)米范圍內(nei)被(bei)去除(chu)(chu)，發出金屬光澤。在熱處理(li)過程中，通過300毫(hao)(hao)米(不小于壁厚的3倍(bei))范圍內(nei)的電加熱將整個(ge)焊(han)(han)縫(feng)和(he)兩(liang)側的母材加熱至250，并(bing)將恒(heng)溫(wen)(wen)加熱1小時(shi)(shi)。

(2)補焊(han)(han)措施：由于焊(han)(han)縫(feng)已挖透，直接(jie)采用(yong)手工電(dian)弧焊(han)(han)，采用(yong)多層多道焊(han)(han)。焊(han)(han)條(tiao)應在焊(han)(han)接(jie)前按照說明(ming)書進行烘(hong)烤，并在現場保溫筒中(zhong)(zhong)使用(yong)。焊(han)(han)接(jie)參數見表1。在焊(han)(han)接(jie)過程中(zhong)(zhong)，每次(ci)焊(han)(han)完(wan)填充層后，用(yong)錐錘(chui)的尖端敲(qiao)擊焊(han)(han)縫(feng)和熱(re)影響區母材，以(yi)減輕和釋(shi)放焊(han)(han)接(jie)產生的焊(han)(han)接(jie)內應力。

(3)將溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制在250-300之間.補焊(han)(han)時(shi)的(de)焊(han)(han)縫(feng)(feng)應(ying)(ying)與母材和(he)原始焊(han)(han)縫(feng)(feng)平滑過(guo)渡(du)。焊(han)(han)后(hou)熱處(chu)理(li)：應(ying)(ying)在補焊(han)(han)完成后(hou)進行熱處(chu)理(li)。熱處(chu)理(li)時(shi)，設置3個(ge)(ge)(ge)熱電偶(ou)，在補焊(han)(han)焊(han)(han)縫(feng)(feng)處(chu)設置1個(ge)(ge)(ge)溫(wen)(wen)(wen)(wen)控(kong)熱電偶(ou)，最(zui)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)730。另一個(ge)(ge)(ge)布置在原始焊(han)(han)縫(feng)(feng)處(chu)，最(zui)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)720。第(di)三個(ge)(ge)(ge)監測(ce)熱電偶(ou)布置在距離焊(han)(han)縫(feng)(feng)50毫(hao)米的(de)熱影響(xiang)區。每(mei)側的(de)加熱寬度(du)(du)為(wei)350毫(hao)米，每(mei)側的(de)絕緣層寬度(du)(du)為(wei)500毫(hao)米。升溫(wen)(wen)(wen)(wen)和(he)降溫(wen)(wen)(wen)(wen)速(su)率 85/h，73010恒(heng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)3小時(shi)。當恒(heng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)結束，溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)降至(zhi)300以下時(shi)，斷電會將焊(han)(han)接速(su)度(du)(du)降至(zhi)室溫(wen)(wen)(wen)(wen)[3]。

(4)補焊質量(liang)檢(jian)(jian)驗(yan)：焊縫熱處理完成后，按照NB/T  47013.4-2015 《承(cheng)壓設備(bei)無損(sun)檢(jian)(jian)測第四(si)部分：磁(ci)粉(fen)檢(jian)(jian)測》進行100%磁(ci)粉(fen)檢(jian)(jian)驗(yan)。未(wei)發現(xian)缺陷(xian)磁(ci)痕。質量(liang)等(deng)級為一級，合(he)格。根據DL/T820-2002 《管道焊接接頭超聲波(bo)檢(jian)(jian)驗(yan)技術規程》，進行了100%超聲波(bo)檢(jian)(jian)查(cha)。未(wei)發現(xian)可記錄的(de)缺陷(xian)反射(she)。質量(liang)等(deng)級為一級，合(he)格[4]。硬度(du)測試采用(yong)HT-2000A便攜式(shi)硬度(du)計(ji)進行。母材硬度(du)為140-150 HB，焊縫硬度(du)為205-215 HB，符(fu)合(he)DL/T438-2016 《火力(li)發電廠金(jin)屬技術監督規程》《[5》標準。

基于(yu)金屬技術(shu)監管的重(zhong)點

(1)補焊(han)時，補焊(han)區(qu)飽滿光滑(hua)，新舊(jiu)焊(han)縫過(guo)渡平穩。用這種方法分散應力(li)，溫州不銹鋼管廠(chang)家減少應力(li)集(ji)中，對(dui)裂(lie)紋的產生有一定的抑制(zhi)作用。

(2)加(jia)強金屬技(ji)術監督檢(jian)查。焊(han)接應包(bao)括(kuo)在電廠下次大(da)修的檢(jian)查項目中(zhong)。檢(jian)驗項目包(bao)括(kuo)宏觀檢(jian)驗、磁粉檢(jian)驗、超聲(sheng)波(bo)檢(jian)驗、硬度試(shi)驗和(he)必要時的金相分析。在今后(hou)的機(ji)組維護中(zhong)，重點(dian)監控幾次，確保補(bu)焊(han)部位無(wu)缺陷。

(3)加強技(ji)術監督的(de)過程(cheng)控制。焊(han)(han)接人員和(he)檢(jian)驗(yan)人員必(bi)須(xu)(xu)持有有效的(de)資格證(zheng)書并(bing)具有相(xiang)當(dang)的(de)經驗(yan)。儀器設備必(bi)須(xu)(xu)經過鑒定合格，使用過程(cheng)中(zhong)應(ying)按標(biao)準及時進行校準和(he)校正。用于焊(han)(han)接的(de)焊(han)(han)條(tiao)必(bi)須(xu)(xu)在保質期(qi)內，并(bing)按照說明書要求提前烘烤。焊(han)(han)接和(he)檢(jian)驗(yan)必(bi)須(xu)(xu)遵循(xun)相(xiang)應(ying)的(de)工藝(yi)說明、檢(jian)驗(yan)標(biao)準和(he)操作(zuo)程(cheng)序。