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一文带你了解锅炉压力容器焊接的缺陷成因和预防对策
来源:焊接技术, 阿斯米 | 作者:特信 | 发布时间: 2021-12-23 | 707 次浏览 | 分享到:
焊接质量直接影响着锅炉结构的使用性能与安全性,锅炉的焊接质量不好极可能发生泄漏甚至发生事故,给人民的生命和财产造成重大损失。因此,探讨锅炉焊接缺陷的成因,掌握其预防措施,切实提高锅炉的焊接质量,对保证锅炉的安全运行有着极为重要的意义。

一、未焊透


1、成因分析

产生未焊透缺陷的主要原因有以下几方面:①膜式水冷壁管在工地进行管子对接安装,由于间隙窄,障碍操作,极容易产生未焊透。②组对间隙不一致,在工地进行片与片组装时,就要同时组对多个焊口,然而使组对间隙相同非常困难。另外,多个焊口不可能同时焊接,当焊完一部分焊口,其余尚未焊的焊口间隙就会缩小,甚至为零。这些焊口在施焊中很容易出现未焊透缺陷。③焊接时受两侧管的障碍以及强力组对出现错口造成未焊透等。


2、预防对策

防止产生未焊透的措施为:控制接头坡口尺寸,如单面焊双面成形的接头,其装配间隙应为焊条直径、钝边应为焊条直径的一半左右;要仔细清根;焊接时应选择合适的焊接速度和焊接电流;用短弧焊等。从最困难的部位起弧,在障碍最小的地方收弧封口,以免焊接时影响操作和焊工视线,降低焊接接头质量;避免焊接接头温度过低,最好采用两人对焊的方式进行焊接;在有障碍的部位,很难做到喷嘴、焊丝与焊件保持规定的夹角,可根据实际情况进行调整,待困难位置过后,即恢复正常角度的焊接。


膜式水冷壁的焊接:①组对前应认真校验焊口平齐情况,对于较轻微的变形可采用火焰矫正或机械方法矫形后再组对;变形太大的,整体矫形困难大的可先将鳍片间的连结焊缝割开,其割缝长度根据变形程度及应力大小而定,一般不超过1500mm,然后再单根管矫形。待整片水冷壁组焊完后,再将割开的鳍片焊缝采用分段退焊法重新焊好。②严格控制多个焊口组对的最小间隙和最大间隙,使其中最小组对间隙能满足焊接质量要求;最大组对间隙不超过5mm。施焊时,采取先焊间隙较小的焊口,后焊间隙大的焊口。这样既能避免产生未焊透,还有助于减少焊接应力和变形,同时可减少焊口浪费。③当焊至鳍片部位时,因此处受管间距限制,最好使用端部修磨较尖锐的钨极施焊,增大焊可达性,并且应适当降低焊速,增加电弧在此处的停留时间,待熔池尺寸与其它部位相等,熔融金属成“渗入”状态时再前移。④对于每片最后焊的焊口间隙过小而不易保证焊接质量时,可使用端部修磨较尖锐的钨极施焊,以使电弧集中,易于焊缝根部熔透。


二、未熔合


1、成因分析


焊接时电流过小或焊速太快,因热量不够,使母材坡口或先焊的焊缝金属未得到充分熔化;选用的电流过大,使后半根焊条发红而造成熔化太快,在母材边缘还没有达到熔化时焊条的熔化金属已覆盖上去;焊件散热速度太快,或起焊处温度低,使母材的开始端未熔化,产生未熔合;焊条、焊丝或焊炬火焰偏于坡口一侧,或因焊条偏心使电弧偏于一侧,使母材或前一次焊缝金属未得到充分熔化就被填充金属覆盖而造成;当母材坡口或前一层焊缝金属表面有锈或脏物,焊接时由于温度不够,未能将其熔化而盖上填充金属,也会形成边缘及层间未熔合。在电站锅炉受热面管安装中,由于同一条焊缝焊接过程中出现停弧,造成了“冷接头”特别是大直径管“冷接头”次数更多,也是造成层间未熔合的原因。


2、预防对策


焊条和焊炬的角度要合理,运条摆动应适当,要注意观察坡口两侧熔化情况;选用稍大的焊接电流和火焰能率,焊速不宜过快,使能量增加足以熔化母材或前一层焊缝金属;焊接过程中发现焊条偏心,应及时调整角度,使电弧处于正确方向;仔细清理坡口和焊缝上的脏物;采用氢弧焊打底的根层焊缝检查后,应及时进行次层焊缝的焊接;为了避免出现“冷接头”,应计划好焊丝长度,尽量不要在焊接过程中更换焊丝。为了避免焊丝抖动,握丝处距焊丝末端不宜过长,建议采用不停弧“热接头”方法。这种方法是当需要变更握丝位置而出现接头时,先将焊丝末端和熔池相接触,同时将电弧稍作后移,或引向坡口一边,待熔池凝固与焊丝末端粘在一起的刹那,迅速变换握丝位置,完成这一动作后,将电弧立即恢复原位,继续焊接。采用“热接头”法,既能保证焊接质量,又能提高工效。


三、气孔


1、成因分析


气孔产生的因素是多方面的:①严格遵守焊接参数并保持稳定;②电流的极性及其种类影响不大;③焊件坡口符合要求且清理干净,使用的低氢型焊条严格烘培,并放在保温筒内,随用随取;④焊工质量意识强;⑤具有严密的防风防雨措施;⑥直流焊机电弧偏吹引起的气孔。


2、预防对策


控制措施主要有:①仔细清理坡口表面内外两侧15——20mm范围内及焊丝表面的油、锈、漆等污物,直到全部露出金属光泽。氩弧焊时,再用丙酮擦拭之;②焊条严格按规定烘干,保温后放于焊条专用保温筒,随用随取,焊接过程中出现的偏吹现象应控制好焊条角度及调整好焊接规范;③穿堂风较大时,不宜焊接;④适当增大引弧电流,使母材热输入增大,熔池冷却速度减慢;⑤引弧时,沿接头稍远处起弧,而后拉回接头处,使气体逸出时间变长;⑥氩弧焊时,一旦由于某种原因出现蜂窝状气孔时,需立即停焊,并用砂轮机打磨。禁止用电弧重熔的方法消除气孔。因为出现蜂窝状气孔,往往是由于氩气保护失灵,此时气孔表面均为氧化膜,采用电弧重熔不但使焊缝变脆,而且也不能消除气孔;⑦氩弧焊焊接规格较大的管道时,要注意所使用的水冷焊矩是否可靠,因水冷焊矩出现故障易出现气孔;⑧采用高纯度(大于99.99%)的氩气,流量要适中,喷嘴内壁必须清洁。


四、裂纹


1、成因分析


焊接裂纹可能在焊接过程中产生,也可能在焊后甚至在放置一定时间以后产生。焊接裂纹形成的主要原因有以下几种:①母材金属的碳含量或硫磷含量过高时,其焊接性变差,容易产生裂纹。②焊条、焊剂等焊接材料中的合金元素和硫磷含量越高时,产生裂纹的倾向也就越大。③低温或有风的情况下焊接,使焊缝冷却速度过快也容易产生裂纹。④焊接厚板因其结构的刚性大也容易产生裂纹。


2、预防对策


裂纹是焊接结构最危险的也是不允许出现的缺陷,可以从以下几方面控制其出现:①点固焊缝要够厚够长;②不得强力组配;③不要用力敲打焊缝;④异种钢焊接时要根据两种材质的物理性能、化学性能和焊接性来确定其焊接工艺。例如:热强钢和不锈钢焊接时,由于两者热膨胀系数不同,电弧在散热快的一侧停留的时间要适当长一些;⑤焊接合金钢时尽量采用有引弧装置的设备进行焊接,一方面减少淬硬,另一方面也可以减少夹钨出现的可能性。


锅炉压力容器焊接质量控制途径


一、焊接材料的控制


焊接材料的控制首先要从合理选择材料入手。如果是对两种强度级别不等的钢进行焊接,那么在选择焊接材料时,应遵守选择低强度等级材料的原则。对于一些特殊情况,比如厚板的第一道焊,因为对焊接强度的要求比较高的缘故,所以也可以选择强度等级较高的材料。总之,焊接材料的选择需要综合权衡各个方面的因素,既需要保证得到的焊接接头具有较高的塑性变形能力,而且还得确保经过热处理后的接头达到足够的性能和韧性要求。为了满足这些要求,现实中普遍推荐采用具有高合金成分的焊材,同时对于一特殊情况,比如结构刚性大、厚度较大的焊接,考虑到会产生较大的焊接应力,所以焊材选用时还必须兼顾抗裂性等需求,这些都是为了保证所选焊接材料满足实际使用需求。在对焊材进行合理选取的基础上,还需要对材料的验收、存储和申领加强管控。目前市场上生产焊材的厂家较多,而这些厂家生产的同一型号或牌号的焊材之间可能会存在性能差异。在这种情况下,就要求锅炉压力容器制造厂商必须对焊材质量加强验收管理,确保所选厂商提供的焊材符合国家标准和行业标准。具体而言,在确定焊材型号和供应厂商后,要对买回的焊材进行抽样检验,凡是验收不合格的焊材一律不准入库。经复验为合格的焊材需要按照类别、型号以及批号等进行分别存储和妥善保管。最后,在申领使用焊材的过程中,必须确保焊材先经过规定时间的烘干和放置,而且必须做到随用随领,禁止提前预支过多数量的焊材,即使当天没有用完也必须进行退库管理。


二、焊接工艺控制


首先,要进行焊接工艺的评定。根据锅炉压力容器的特点和技术要求,对评定试件进行相关的试验和检验,只有待最终的评定审核结果为合格后,才能进入批量化的焊接生产流程。这里需要特别注意的一点是,如果批准生产中需要对焊接方式和热处理流程进行调整变更,则必须进行重新评定。其次,控制焊接工艺参数。在实际中焊接对象不同,对焊接接头的性能也有着不同的要求,所以必须根据焊接对象及其技术文件要求合理确定焊接参数。比如对高强钢和不锈钢应采用小线能量焊接,而易淬火钢就必须采用焊前预热、控制层间温度和焊后缓冷的工艺措施。第三,控制焊接设备。对于制造生产过程来说,生产设备的工作性能将对最终的产品质量造成直接影响,锅炉压力容器的焊接过程自然也不例外。如果焊接设备的性能较差甚至经常突发故障,那么必然会对焊接过程及其质量控制造成干扰。因此,必须对焊接设备加强管控,必须安排专人对其进行管理和定期维护,有条件的还应该及时更新技术水平更加先进的焊接设备,为焊接质量的保障提供必要的物质条件。最后,加强焊接检测。在完成焊接工序后,为了保障焊接接头的质量,必须进行相应的检测。目前主要采用无损检测技术,具体则包括超声、射线、渗透等多种方法,必须根据具体的焊接工艺要求进行合理选用。


三、焊接操作和技术人员控制


现实中,很多焊接工序是由人来操作,焊接工艺的评定、焊接参数的确定也有赖于焊接技术人员,如果人员的素质不达标,那么必然会给焊接质量埋下较大隐患。因此,必须加强对焊接操作和技术人员的控制。首先,要搞好焊接操作人员和技术人员的资格审查工作,不具备相应资质和特种设备焊接证书的人员不允许上岗;其次,焊接技术属于比较专业性的一门技术,焊接技术人员在平时就应该加强知识储备,锅炉压力容器的制造企业更是应该重视对其的技能培训,通过多种途径不断提升焊接技术人员的技术水平,达到强化其技能素养的目的。


文章来源: 焊接技术, 阿斯米


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