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真空除氧器水箱焊縫裂紋的修復(fù)及補(bǔ)焊說(shuō)明

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真空除氧器水箱焊縫裂紋的修復(fù)及補(bǔ)焊說(shuō)明
近年來(lái)，我遙遙許多電廠的真空除氧器水箱均發(fā)現(xiàn)了不同程度的裂紋，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，就此簡(jiǎn)述針對(duì)真空除氧器水箱焊縫裂紋產(chǎn)生的原因而采取的焊接及消除焊后殘余應(yīng)力的措施，遙遙了真空除氧器的安全運(yùn)行。 熱電廠2號(hào)機(jī)（200MW機(jī)組）真空除氧器在1999年08月大修中發(fā)現(xiàn)水箱筒體內(nèi)水側(cè)環(huán)焊縫表面存在著大量裂紋。該真空除氧器其材料為20g，長(zhǎng)20000mm，內(nèi)徑3436mm，公稱(chēng)壁厚18mm，工作介質(zhì)為水和水蒸氣，工作壓力為0.76MPa,工作溫度為173℃，共12條環(huán)焊縫。在大修中我們對(duì)裂紋進(jìn)行了處理。 一、真空除氧器裂紋概況 經(jīng)磁粉探傷檢查發(fā)現(xiàn)，幾乎每條環(huán)焊縫都存在著數(shù)量不等的裂紋，且分布在水側(cè)，汽側(cè)部分均未發(fā)現(xiàn)裂紋。裂紋大多沿焊縫橫向，少數(shù)延伸至母材。從裂紋的走向和分布分析，具有應(yīng)力腐蝕裂紋的特征。用角向砂輪打磨發(fā)現(xiàn)6條環(huán)焊縫的水側(cè)部分裂紋為嚴(yán)重，深達(dá)17mm，5條、7條也有深達(dá)11mm、15.5mm的裂紋，其它裂紋在打磨較淺后去除。如圖1所示“X"表示缺陷焊補(bǔ)區(qū)）。 圖1真空除氧器水箱裂紋分布示意圖 經(jīng)強(qiáng)度核算，該真空除氧器水箱所需小壁厚為11.74mm，為遙遙真空除氧器的安全運(yùn)行，對(duì)打磨后剩余壁厚小11.7mm的打磨凹坑應(yīng)進(jìn)行焊補(bǔ)。 裂紋產(chǎn)生的原因 真空除氧器水箱裂紋主要原因是焊接工藝和焊后熱處理工藝不當(dāng)而導(dǎo)致氫的延遲裂紋，其擴(kuò)展則是應(yīng)力腐蝕、震動(dòng)和疲勞的綜合作用的結(jié)果。 裂紋特點(diǎn) 裂紋集中發(fā)生在焊縫及熱影響區(qū)，遠(yuǎn)離焊縫與熱影響區(qū)很少有裂紋。大多數(shù)裂紋方向垂直與環(huán)焊縫，并平行發(fā)展，只有個(gè)別裂紋與環(huán)焊縫平行或有一定夾角，縱向焊縫很少有裂紋。裂紋主要發(fā)生于水箱內(nèi)壁水位線以下的焊縫及熱影響區(qū)，容易發(fā)生部位是環(huán)焊縫與支撐結(jié)構(gòu)加強(qiáng)圈的間斷焊縫附近。裂紋起源于內(nèi)壁焊縫表面及熔合線附近，然后向焊縫兩側(cè)及外壁擴(kuò)展。裂紋多為穿晶開(kāi)裂，也有沿晶開(kāi)裂，或混合開(kāi)裂，有較多小分支，裂紋斷面表面覆蓋一層腐蝕產(chǎn)物并充滿裂紋。 二、真空除氧器裂紋挖除和坡口制備 由于裂紋大多沿焊縫橫向，為避遙遙焊補(bǔ)時(shí)出現(xiàn)十字焊縫，打磨裂紋時(shí)遙遙須沿焊縫縱向開(kāi)坡口。裂紋延伸至母材時(shí)用電動(dòng)旋轉(zhuǎn)銼刀沿坡口面局部挖除。嚴(yán)格控制坡口的寬度和深度，不得隨意加大，以減少填充金屬量，從而減少焊后殘余應(yīng)力。 為遙遙焊補(bǔ)質(zhì)量和便于施焊，遙遙須將坡口面修磨成圓滑表面，不得有尖銳凹槽或死角，坡口形狀呈U形，如圖2所示。 圖2坡口形式 焊補(bǔ)前對(duì)坡口面及周?chē)M(jìn)行表面探傷，確認(rèn)無(wú)裂紋及其它缺陷。并將坡口面及其附近的銹污清理干凈，至露出金屬光澤。 三、真空除氧器裂紋補(bǔ)焊 遙遙逆變ZX7400ST弧焊機(jī)，采用手工電弧焊，反接法，選用E5015（J507)焊條。一層焊條為½2.5mm，焊接電流為70～75A;其余層用½3.2mm，焊接電流110～120A。焊前將焊條烘焙至400℃，并恒溫2小時(shí)，遙遙用時(shí)用保溫筒盛裝，以遙遙吸潮。先填補(bǔ)坡口面中的凹坑，將凹坑焊滿使之與坡口面平齊后再填充坡口。由于坡口深淺不一，施焊坡口時(shí)應(yīng)先將坡口底部焊補(bǔ)平整，這樣便于接頭和遙遙焊接質(zhì)量。施焊時(shí)須以短弧操作，以窄焊道為宜。采用多層多道、短段分散焊法，以避遙遙集中加熱，除低應(yīng)力水平。每個(gè)焊道的接頭部位要錯(cuò)開(kāi)，層間要認(rèn)真清理和自檢，發(fā)現(xiàn)缺陷要遙遙清除干凈后方可繼續(xù)施焊。嚴(yán)格控制焊縫余高使之略高于母材表面，每側(cè)增寬不遙遙過(guò)2mm，整個(gè)焊縫與母材呈圓滑過(guò)渡，防止應(yīng)力集中。 四、真空除氧器焊后熱處理 根據(jù)《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（火力發(fā)電廠焊接篇）》DL500792的規(guī)定，該真空除氧器壁厚為18mm，可以焊前不預(yù)熱，焊后不熱處理。但考慮到容器剛遙遙大，焊補(bǔ)量多，焊后存在較大殘余應(yīng)力而殘余應(yīng)力的存在將會(huì)增大應(yīng)力腐蝕傾向，焊后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力處理。而由于真空除氧器水箱低應(yīng)力峰值，改善接頭遙遙能。遙遙DJK30型加熱控制儀，履帶式加熱器。 采用內(nèi)加熱、外保溫法，即將加熱片貼蓋在真空除氧器內(nèi)壁焊縫處，對(duì)覆以應(yīng)于外壁則硅酸鋁石棉保溫。加熱寬度為焊縫兩側(cè)各80mm，保溫寬度為焊縫兩側(cè)各300mm。升、降溫速度各為200℃h，加熱溫度為（600～650）℃，恒溫1小時(shí)。測(cè)溫點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布在焊縫中心兩側(cè)，每400mm焊縫長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)置一組測(cè)溫點(diǎn)。熱處理曲線如圖3所示。 圖3熱處理工藝曲線圖 五、真空除氧器無(wú)損檢驗(yàn) 將焊縫表面及附近50mm范圍打磨平滑，進(jìn)行磁粉探傷檢查，未發(fā)現(xiàn)缺陷磁痕堆積。用X射線拍片抽查，未發(fā)現(xiàn)裂紋及其它遙遙標(biāo)缺陷，結(jié)果合格。 真空除氧器的結(jié)構(gòu)剛遙遙較大，在焊補(bǔ)時(shí)應(yīng)采用小電流分散焊法以減小焊接殘余應(yīng)力，防止產(chǎn)生焊接裂紋，降低應(yīng)力腐蝕傾向。在檢修現(xiàn)場(chǎng)采用內(nèi)加熱、外保溫法進(jìn)行焊后熱處理，可改善接頭應(yīng)力分布，提高接頭遙遙能，改善焊縫金屬組織。
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