钢研102焊接接头再热裂纹分析.docx

钢研 102 焊接接头再热裂纹分析(250002) 山东电力研究院锅检中心 吴 军 刘国众 赵永宁(276016) 临 沂 钢研 102 焊接接头再热裂纹分析 (250002) 山东电力研究院锅检中心 吴 军 刘国众 赵永宁 (276016) 临 沂 发 电 股 份 有 限 公 司 杨全业 厉吉龄 摘 要 临沂发电厂 4 号炉对流过热器出口联箱管座钢研 102 焊口短期内发生 6 次泄漏, 经分析认为, 泄漏是由于钢 研 102 的再热裂纹倾向较大、焊工操作手法不当、焊接电流过大以及焊后热处理不当引起的。 关键词 钢研 102 焊接接头 再热裂纹 发量 420 t?h , 出口蒸汽压力 13. 7 M P a。过热 器采用辐射、对流组合形式。高温对流过热器 共 104 片, 节距 90 mm , 作顺流布置。过热器 出口联箱管座及出口段管子材质为钢研 102 (12C r2M oW V T iB ) , 规格均为? 38×6 mm 。 概述 临沂发电厂 4 号炉为上海锅炉厂生产, 由 山 东 电 力 建 设 三 公 司 安 装 的 SG 420 - M 417A 型燃煤锅炉, 炉体 0 型布置, 额定蒸 1 附表 钢研 102 的化学成分 (wt% ) C S i M n C r M o V W T i B S P 0. 1 0. 6 0. 52 1. 91 0. 55 0. 33 0. 46 0. 19 0. 001 0. 006 0. 0145 1. 1 泄漏情况 该锅炉自 1998 年 8 月 5 日投入试运行, 1998 年 8 月 11 日和 11 月 18 日两次发生高 温对流过热器出口联箱管座短节与管子对接 的安装焊口泄漏。当时只做挖补处理。12 月 23 日发现同时有三个焊口出现泄漏, 挖补完 成后作水压试验又发现一处漏点。 总计六次 泄漏, 原因均为焊缝熔合线附近出现穿透性 裂纹, 且裂纹多出现在焊接位置困难部位。 鉴于此焊口已发生多个泄漏, 且该批焊 口系同一焊工施焊, 因此, 怀疑缺陷具有普遍 性, 现场决定扩大检查范围, 对未发生泄漏的 焊口进行小径管超声波探伤, 抽查 62 根, 发 现 14 根有超标缺陷, 占抽查焊口的 22. 6% 。 为避免出现重复泄漏, 决定全面修正原始安 装焊接工艺, 对过热器出口联箱全部焊口进 行返修。 1. 2 原始焊接工艺摘要 焊接方法: 全氩焊接 焊接材料: T IG- R 31, ? 2. 5 80 焊接电流: 90～ 110A 焊后热处理: ( 720～ 750) ℃× ( 30～ 40) m in 爆管原因分析 从 12 月 23 日出现泄漏的焊口中取炉前 右数中排第 16 个焊口, 将焊口压断进行断口 分析。 2 断口形貌 2. 1. 1 宏观检验 (1) 断口上有一长度约为 40 mm ( 三分 之一周) 的裂纹, 位于熔合区, 裂纹断面呈深 兰 色, 裂 纹 源 位 于 焊 缝 的 根 部, 约 为 10 × 2 mm , 断面严重氧化。 (2) 裂纹区以外的断口晶粒粗大, 焊口根 部有明显的焊瘤, 且裂纹源出现在焊瘤最严 重处。 (3) 裂纹区为细瓷状解理断口, 无塑性变 形现象。 断口宏观检验如图 1 所示。 2. 1 山东电力技术1999 年第 6 期 (总第 110 期)图 1 断口宏观检验照片深色部分为裂纹区 山东电力技术 1999 年第 6 期 (总第 110 期) 图 1 断口宏观检验照片深色部分为裂纹区、裂纹源在焊瘤处 熔合区为晶粒粗大的贝氏体和少量马氏体组 2. 1. 2 金相检验 (1) 沿管子的纵向取样, 金相观察区为母 材和裂纹附近的熔合区。 (2) 母材为细小均匀的粒状贝氏体组织, 织, 熔合区晶界严重粗化, 已发展为微裂纹。 断口附近有较多的沿晶裂纹。 断口金相如图 2 所示。 图 2 断口金相照片 (400X ) b. 熔合区时附近金相组织 向。 a. 母材金相组织 2. 1. 3 扫描电镜分析 裂纹断口呈冰糖状花样, 为沿晶断裂, 断 面上可见明显的二次裂纹。 断口扫描电镜如图 3 所示。 具有再热裂纹敏感性的钢在一次焊接热 作 用 下, 在 高 于 1100℃的 温 度 区 间 内, C r、 M o、V 、T i 等合金元素会重新溶入晶内, 在焊 后快速冷却过程中不能充分析出, 当进行二 次加热的再热处理时, 就会在晶内沉淀析出, 造成晶内强化, 使应力松弛所需的塑性变形 集中在晶界, 当晶界的塑性不足时, 就会产生 再热裂纹2 。 图 2 示出了已经严重粗化的晶 界, 粗化的晶界已发展成为了微裂纹。 裂纹产生原因分析 3 3. 1 钢研 102 化学成分的影响