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真空除氧器水箱焊縫裂紋的修復及補焊說明

發布時間:2023-12-13 01:25:03瀏覽數:

真空除氧器水箱焊縫裂紋的修復及補焊說明
近年來，我遙遙許多電廠的真空除氧器水箱均發現了不同程度的裂紋，嚴重影響了機組的安全運行，就此簡述針對真空除氧器水箱焊縫裂紋產生的原因而采取的焊接及消除焊后殘余應力的措施，遙遙了真空除氧器的安全運行。 熱電廠2號機（200MW機組）真空除氧器在1999年08月大修中發現水箱筒體內水側環焊縫表面存在著大量裂紋。該真空除氧器其材料為20g，長20000mm，內徑3436mm，公稱壁厚18mm，工作介質為水和水蒸氣，工作壓力為0.76MPa,工作溫度為173℃，共12條環焊縫。在大修中我們對裂紋進行了處理。 一、真空除氧器裂紋概況 經磁粉探傷檢查發現，幾乎每條環焊縫都存在著數量不等的裂紋，且分布在水側，汽側部分均未發現裂紋。裂紋大多沿焊縫橫向，少數延伸至母材。從裂紋的走向和分布分析，具有應力腐蝕裂紋的特征。用角向砂輪打磨發現6條環焊縫的水側部分裂紋為嚴重，深達17mm，5條、7條也有深達11mm、15.5mm的裂紋，其它裂紋在打磨較淺后去除。如圖1所示“X"表示缺陷焊補區）。 圖1真空除氧器水箱裂紋分布示意圖 經強度核算，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行，對打磨后剩余壁厚小11.7mm的打磨凹坑應進行焊補。 裂紋產生的原因 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而導致氫的延遲裂紋，其擴展則是應力腐蝕、震動和疲勞的綜合作用的結果。 裂紋特點 裂紋集中發生在焊縫及熱影響區，遠離焊縫與熱影響區很少有裂紋。大多數裂紋方向垂直與環焊縫，并平行發展，只有個別裂紋與環焊縫平行或有一定夾角，縱向焊縫很少有裂紋。裂紋主要發生于水箱內壁水位線以下的焊縫及熱影響區，容易發生部位是環焊縫與支撐結構加強圈的間斷焊縫附近。裂紋起源于內壁焊縫表面及熔合線附近，然后向焊縫兩側及外壁擴展。裂紋多為穿晶開裂，也有沿晶開裂，或混合開裂，有較多小分支，裂紋斷面表面覆蓋一層腐蝕產物并充滿裂紋。 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，為避遙遙焊補時出現十字焊縫，打磨裂紋時遙遙須沿焊縫縱向開坡口。裂紋延伸至母材時用電動旋轉銼刀沿坡口面局部挖除。嚴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力。 為遙遙焊補質量和便于施焊，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 焊補前對坡口面及周圍進行表面探傷，確認無裂紋及其它缺陷。并將坡口面及其附近的銹污清理干凈，至露出金屬光澤。 三、真空除氧器裂紋補焊 遙遙逆變ZX7400ST弧焊機，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，遙遙用時用保溫筒盛裝，以遙遙吸潮。先填補坡口面中的凹坑，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，施焊坡口時應先將坡口底部焊補平整，這樣便于接頭和遙遙焊接質量。施焊時須以短弧操作，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，除低應力水平。每個焊道的接頭部位要錯開，層間要認真清理和自檢，發現缺陷要遙遙清除干凈后方可繼續施焊。嚴格控制焊縫余高使之略高于母材表面，每側增寬不遙遙過2mm，整個焊縫與母材呈圓滑過渡，防止應力集中。 四、真空除氧器焊后熱處理 根據《電力建設施工及驗收技術規范（火力發電廠焊接篇）》DL500792的規定，該真空除氧器壁厚為18mm，可以焊前不預熱，焊后不熱處理。但考慮到容器剛遙遙大，焊補量多，焊后存在較大殘余應力而殘余應力的存在將會增大應力腐蝕傾向，焊后應進行去應力處理。而由于真空除氧器水箱低應力峰值，改善接頭遙遙能。遙遙DJK30型加熱控制儀，履帶式加熱器。 采用內加熱、外保溫法，即將加熱片貼蓋在真空除氧器內壁焊縫處，對覆以應于外壁則硅酸鋁石棉保溫。加熱寬度為焊縫兩側各80mm，保溫寬度為焊縫兩側各300mm。升、降溫速度各為200℃h，加熱溫度為（600～650）℃，恒溫1小時。測溫點對稱分布在焊縫中心兩側，每400mm焊縫長度范圍內設置一組測溫點。熱處理曲線如圖3所示。 圖3熱處理工藝曲線圖 五、真空除氧器無損檢驗 將焊縫表面及附近50mm范圍打磨平滑，進行磁粉探傷檢查，未發現缺陷磁痕堆積。用X射線拍片抽查，未發現裂紋及其它遙遙標缺陷，結果合格。 真空除氧器的結構剛遙遙較大，在焊補時應采用小電流分散焊法以減小焊接殘余應力，防止產生焊接裂紋，降低應力腐蝕傾向。在檢修現場采用內加熱、外保溫法進行焊后熱處理，可改善接頭應力分布，提高接頭遙遙能，改善焊縫金屬組織。

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