簡(jiǎn)強(qiáng)

摘 要：在鍋爐安裝水壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，已組對(duì)焊接完成的膜式壁焊口附近有漏水現(xiàn)象，宏觀(guān)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)為鰭片和管子端部焊縫附近存在開(kāi)裂。通過(guò)化學(xué)分析、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)的方法對(duì)鍋爐膜式壁管裂紋進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)是由于爐管和焊接扁鋼處熱影響區(qū)與管材過(guò)渡處材料性能比較薄弱，膜式壁管在安裝前前尺寸校正時(shí)，強(qiáng)行錘擊校正引起爐管母材開(kāi)裂造成的。

關(guān)鍵詞：鍋爐 膜式壁管 泄露 裂紋

中圖分類(lèi)號(hào)：TG441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（b）-0000-00

0前言

大型電站鍋爐廣泛采用帶鰭片的水冷壁管，組成水冷膜式壁。膜式水冷壁是用管屏焊機(jī)采用雙面熔化極氣體保護(hù)焊把許多根鋼管和扁鋼沿縱向依次的焊接起來(lái)，組成的一個(gè)整塊的水冷壁受熱面，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)組與組間再用焊接進(jìn)行連接。

1檢驗(yàn)案例

某廠(chǎng)230t/h電站鍋爐，現(xiàn)場(chǎng)安裝完畢后進(jìn)行整體水壓試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)膜式壁焊接接口處有漏水現(xiàn)象。經(jīng)宏觀(guān)檢查為鰭片對(duì)接處沿管材環(huán)向有裂紋，見(jiàn)圖1、2。該膜式壁管材為20G，規(guī)格為Φ51㎜×5㎜，裂紋處壁厚是5.2㎜。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況推測(cè)，該膜式壁裂紋可能由于材料不合格、膜式壁制造質(zhì)量不合格、施焊過(guò)稱(chēng)不符合工藝等原因造成的，為確定裂紋產(chǎn)生的真實(shí)原因，避免安裝過(guò)程中發(fā)生類(lèi)似問(wèn)題，對(duì)此發(fā)生裂紋膜式壁進(jìn)行了以下分析。

2裂紋管的理化檢測(cè)及力學(xué)實(shí)驗(yàn)

在有裂紋的爐管上取樣按GB/T223進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到對(duì)母材內(nèi)部主要元素含量，結(jié)果見(jiàn)表1；按GB/T228.1進(jìn)行管材力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2，可見(jiàn)其化學(xué)成分和力學(xué)性能滿(mǎn)足GB5310-2008高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管的要求。

3施焊工藝及過(guò)程分析

膜式水冷壁在多次起吊及運(yùn)輸過(guò)程中，可能產(chǎn)生變形。所以在工地安裝時(shí)，首先要對(duì)其進(jìn)行校正?，F(xiàn)場(chǎng)組屏?xí)r，以中心線(xiàn)為基準(zhǔn)，從中心向兩側(cè)進(jìn)行組焊，安裝時(shí)根據(jù)需要可在管屛的鰭片之間氣割所需的長(zhǎng)度，最后對(duì)鰭片進(jìn)行雙面補(bǔ)焊，并打磨至與母材圓滑過(guò)渡。

經(jīng)與現(xiàn)場(chǎng)焊接人員進(jìn)行溝通，得知此鰭片經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)校正檢驗(yàn)符合要求后起吊組對(duì)，焊工嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接，該焊縫外觀(guān)檢驗(yàn)符合要求。該焊接工藝為成熟的焊接工藝，由于焊接造成管材開(kāi)裂的可能性較小，進(jìn)一步懷疑為膜式壁在安裝校正過(guò)程中對(duì)管材造成了損傷。

4 金相檢驗(yàn)

將發(fā)生裂紋一側(cè)的焊接扁鋼磨平，把裂紋所在范圍的母材通過(guò)冷加工切取，并將帶有裂紋試樣分割成A、B兩塊，見(jiàn)圖3。取試樣B按GB/T13298-1991制備金相試樣，并進(jìn)行組織分析。

對(duì)照?qǐng)D2，裂紋發(fā)生在鰭片對(duì)接焊縫下面，并沿著管材向上擴(kuò)展，裂紋范圍的母材應(yīng)受到鰭片與管材角焊縫及鰭片與鰭片對(duì)接焊縫兩次焊接熱影響的作用[2]。從裂紋兩邊的組織形貌分析，顯然是發(fā)生在施工現(xiàn)場(chǎng)鰭片與鰭片對(duì)接焊接之前。

5分析與討論

發(fā)現(xiàn)裂紋的爐管母材經(jīng)過(guò)化學(xué)成分分析、力學(xué)性能試驗(yàn)，可知產(chǎn)生裂紋的原因并不是所用材料不過(guò)關(guān)。由于膜式壁在制造過(guò)程中，采用自動(dòng)焊并不能焊接膜式壁的端部，而是采用手工焊進(jìn)行焊接，并將鰭片端部進(jìn)行包頭焊接，及鰭片端部與管子的連接處本來(lái)是應(yīng)力集中最大的部位，由于采用包頭的方式進(jìn)行了焊接，此處的強(qiáng)度進(jìn)行了加強(qiáng)，所以裂紋開(kāi)裂并未發(fā)生在此處，而是發(fā)生在與廠(chǎng)內(nèi)扁鋼焊接的熱影響區(qū)范圍內(nèi)。而且裂紋斷面無(wú)明顯塑性變形，呈脆性斷裂常見(jiàn)形態(tài)。則可能是由于短時(shí)沖擊力造成的斷裂。

經(jīng)過(guò)對(duì)安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在膜式壁成排尺寸校正經(jīng)常采用邊管中套一個(gè)短而粗的芯棒，然后用大錘有用力敲打邊管的方式，而且發(fā)生過(guò)瞬時(shí)敲斷爐管的現(xiàn)象，這進(jìn)一步驗(yàn)證了我們的推斷。這主要是因?yàn)楹附訜嵊绊憛^(qū)組織的不均勻性，對(duì)邊管強(qiáng)行錘擊，會(huì)發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。

6結(jié)論

膜式壁成排尺寸校正時(shí)采用錘擊，可能造成焊接熱影響區(qū)和母材過(guò)渡邊界處脆性開(kāi)裂的現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，宜采用撬杠深入邊管一定長(zhǎng)度，緩慢用力的方法進(jìn)行調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

[1] 李炯輝，林德成.金屬材料金相圖譜[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006.6

[2] 張文鉞.焊接冶金學(xué)（基本原理）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2006.2

[3] GB5310-2008 高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管 [S].