鍋爐進(jìn)水管座與汽泡鏈接處裂紋焊補(bǔ)

某廠鍋爐在運(yùn)行過程中,由于套管制作不合要求,導(dǎo)致給水管與鍋爐汽包在正常工作過程中,進(jìn)水管座與汽包壁溫差值較大,給水管在周期變化的溫差應(yīng)力作用下產(chǎn)生了疲勞破壞;或者由于汽包的水位上下波動(dòng)較大,在水位波動(dòng)的范圍內(nèi),形成交變溫差應(yīng)力,導(dǎo)致熱疲勞裂紋的產(chǎn)生。

鍋爐汽包的材質(zhì)是15MnVR,壁厚30mm,鍋爐汽包直徑為1000mm,給水管材質(zhì)是20鋼,規(guī)格Φ89mm×7mm,套管材質(zhì)也是20鋼,規(guī)格為Φ108mm×7mm和p89mm×7m。

15MnVR鋼具有良好的綜合力學(xué)性能和焊接性,淬硬傾向不大,但該鋼由于含釩,有回火脆化傾向,且有較大的時(shí)效敏感性。 由于現(xiàn)場維修的焊接環(huán)境溫度低于5℃,因此現(xiàn)場維修須考慮預(yù)熱和熱處理措施。由于鍋爐汽包壁較厚,采用雙面開坡口的焊條電弧）焊進(jìn)行焊接修復(fù),在鍋爐汽包內(nèi)、外側(cè)采用多層多道焊。

(1)焊前準(zhǔn)備

①在裂紋部位及其周圍約50mm范圍內(nèi)分別進(jìn)行X射線探傷和超聲波探傷,確定裂紋的長度

②在鍋爐汽包管座周圍部位劃出切割挖補(bǔ)界線約為Φ600mm，經(jīng)確認(rèn)后,用氧乙炔火焰進(jìn)行切割。切割前先用履帶式加熱器對(duì)管座周圍400～600mm范圍預(yù)熱,預(yù)熱溫度為100～150℃。然后進(jìn)行保溫,保溫范圍應(yīng)超出預(yù)熱范圍200～300mm。

③切割坡口為雙面坡口,鍋爐汽包的內(nèi)側(cè)和外側(cè)坡口如下圖所示:應(yīng)保證切割處無尖角等,并及時(shí)清理毛刺。

④清除坡口及附近15~20mm范圍內(nèi)的鐵銹、水分等,手動(dòng)砂輪打磨直至露出金屬光澤。母材表面應(yīng)光滑、平整,不能有銳角。

(2)焊接材料

①制備一塊與挖補(bǔ)位置形狀一樣的填補(bǔ)塊,材質(zhì)為15MnVR,焊接坡口形狀如下圖。

②管接頭、套管材質(zhì)均為20鋼,規(guī)格分別是Φ89mm×7mm(長度120mm)、Φ108mm×7mm和Φ89mmx7mm(長度60mm)。

③選用E5515(J557)、EA315(J427)低合金鋼焊條,焊條,烘干溫度為350-400℃,保溫1～2h。

④焊接操作者須持有按“鍋爐壓力容器壓力管道考試規(guī)定”考試合格的相應(yīng)項(xiàng)目焊工證,且在有效期內(nèi)。

(3)填補(bǔ)塊的焊接

焊接前用履帶式加熱器對(duì)挖補(bǔ)部位、填補(bǔ)塊進(jìn)行預(yù)熱。在焊修部位200～300mm范圍預(yù)熱,預(yù)熱溫度為100～150℃。受環(huán)境溫度影響,預(yù)熱后應(yīng)有保溫措施。

用E5515焊條先焊外側(cè),后焊內(nèi)側(cè)。為減少焊接殘余應(yīng)力,可用平錘頭均勻錘擊各焊道,各層焊縫的接頭應(yīng)錯(cuò)開,層與層、層與道之間的層間溫度控制在150～250℃范圍內(nèi),各焊道起弧位置的重疊長度應(yīng)不小于10mm。焊層和焊層、焊道和焊道、焊道和焊層之間應(yīng)平緩過渡:蓋面層焊縫和母材應(yīng)圓滑過渡。收弧時(shí),必須保證填滿弧坑。

外側(cè)焊接完成后,應(yīng)在內(nèi)側(cè)用碳弧氣刨清根,刨槽做成約10°的坡口。焊接完畢須對(duì)焊縫采取保溫措施,保溫范圍為焊縫兩側(cè)約400mm。焊接工藝參數(shù)見圖1。

焊縫表面不得有裂紋、未熔合、咬邊等缺陷存在,焊縫不低于母材表面。焊縫表面外觀檢查合格后,做100%的X射線探傷。若有不合格部位,應(yīng)按以上焊接工藝對(duì)不合格部位重新進(jìn)行焊補(bǔ),返修次數(shù)不能超過1次。

(4)管座的焊接

用直徑3.2mm的EA315焊條先將管接頭與變徑管焊接好,再按圖紙要求裝配變徑管,并進(jìn)行焊接。管座的焊接工藝參數(shù)見圖2。

5)焊后熱處

對(duì)焊接修復(fù)后的工件進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。焊后熱處理溫度控制在590～630℃,保溫時(shí)間為90min;焊后熱處理的升溫速度最大為200℃/h,最小為55℃/h;降溫速度最大為260℃/h,最小為55℃/h。

最后按圖紙技術(shù)要求的壓力進(jìn)行壓力試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)返修部位應(yīng)無漏水、滲水，焊補(bǔ)返修完成。