12Cr1MoV厚壁鋼管焊縫內(nèi)部裂紋的處理

12Cr1MoV是一種低合金耐熱鋼，是目前電站鍋爐消耗量最大的鋼。國內(nèi)外實踐證明，其工藝性能良好，可靠性強。廣泛用于鍋爐過熱器管、集箱和管道。以某電廠# 4 機亞臨界鍋爐為例，分析了后面板集箱至高溫過熱器集箱連接管的內(nèi)部裂紋，并提出了相應(yīng)的處理方案，為目前我國在役300 MW機組12Cr1MoV厚壁鋼管的技術(shù)管理提供了有益的參考，為機組安全經(jīng)濟運行提供了重要保證。

缺陷的發(fā)現(xiàn)、分析和處理

電廠二期4號鍋爐于2005年12月安裝了鍋爐主蒸汽管道。過熱蒸汽溫度為541，操作壓力為17.5兆帕。后面板集箱至高溫過熱器集箱的連接管型式采用12cr1movg珠光體耐熱鋼管。實施標準為dl/t869-2004 《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》，規(guī)格為610 mm 70 mm。

2017年6月，在某發(fā)電有限公司# 4機組大修期間，華電電力科學(xué)研究院山東分院發(fā)現(xiàn)后面板從6點至7點穿過彎頭下焊縫，出現(xiàn)缺陷回波反射。

A型脈沖超聲波探傷儀用于校準儀器。其性能符合JB/T  10061-1999 《型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術(shù)條件》的要求。根據(jù)DL/T820-2002 《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》，用3 mm 40 mm的基準塊制作數(shù)模轉(zhuǎn)換曲線，對K1和K22探頭進行單面和單面掃描后，發(fā)現(xiàn)缺陷靠近焊縫中心。水平移動探頭，根據(jù)端點6dB方法測量100 mm的長度。缺陷的深度為距焊縫上表面45 ~ 55毫米。

1.1拋光消除缺陷

機械消除，用角拋光機將焊縫拋光到缺陷位置，用熔透檢測法確定缺陷消除。如如圖1所示，焊縫被挖至45毫米的深度，在滲透試驗中發(fā)現(xiàn)裂紋。繼續(xù)研磨，直到裂紋完全消除。

1.2原因分析

釩被添加到對再熱裂紋敏感的12Cr1MoV鋼中。近年來，大量案例表明，12Cr1MoV厚壁鋼管焊接后沒有裂紋，但在焊后熱處理過程中有時會出現(xiàn)裂紋和再熱裂紋，敏感溫度在600左右。

隨著機組的啟動和停機，溫度和壓力變化產(chǎn)生的應(yīng)力與焊接后的殘余應(yīng)力疊加后，可能會出現(xiàn)再熱裂紋[1]。焊縫的焊接時間在冬季，低環(huán)境溫度使接頭區(qū)域冷卻過快，導(dǎo)致應(yīng)力集中和裂紋。

1.3修理措施

(1)坡口加工和焊前預(yù)熱：坡口加工時，補焊位置的原焊縫應(yīng)全部清除，溫州不銹鋼管消除裂紋后的坡口應(yīng)稍寬，尖角應(yīng)平滑過渡。氧化層、油污、鐵銹等。在補焊區(qū)，周圍20毫米范圍內(nèi)被去除，發(fā)出金屬光澤。在熱處理過程中，通過300毫米(不小于壁厚的3倍)范圍內(nèi)的電加熱將整個焊縫和兩側(cè)的母材加熱至250，并將恒溫加熱1小時。

(2)補焊措施：由于焊縫已挖透，直接采用手工電弧焊，采用多層多道焊。焊條應(yīng)在焊接前按照說明書進行烘烤，并在現(xiàn)場保溫筒中使用。焊接參數(shù)見表1。在焊接過程中，每次焊完填充層后，用錐錘的尖端敲擊焊縫和熱影響區(qū)母材，以減輕和釋放焊接產(chǎn)生的焊接內(nèi)應(yīng)力。

(3)將溫度控制在250-300之間.補焊時的焊縫應(yīng)與母材和原始焊縫平滑過渡。焊后熱處理：應(yīng)在補焊完成后進行熱處理。熱處理時，設(shè)置3個熱電偶，在補焊焊縫處設(shè)置1個溫控?zé)犭娕?，最高溫度?30。另一個布置在原始焊縫處，最高溫度為720。第三個監(jiān)測熱電偶布置在距離焊縫50毫米的熱影響區(qū)。每側(cè)的加熱寬度為350毫米，每側(cè)的絕緣層寬度為500毫米。升溫和降溫速率 85/h，73010恒溫3小時。當恒溫結(jié)束，溫度降至300以下時，斷電會將焊接速度降至室溫[3]。

(4)補焊質(zhì)量檢驗：焊縫熱處理完成后，按照NB/T  47013.4-2015 《承壓設(shè)備無損檢測第四部分：磁粉檢測》進行100%磁粉檢驗。未發(fā)現(xiàn)缺陷磁痕。質(zhì)量等級為一級，合格。根據(jù)DL/T820-2002 《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規(guī)程》，進行了100%超聲波檢查。未發(fā)現(xiàn)可記錄的缺陷反射。質(zhì)量等級為一級，合格[4]。硬度測試采用HT-2000A便攜式硬度計進行。母材硬度為140-150 HB，焊縫硬度為205-215 HB，符合DL/T438-2016 《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》《[5》標準。

基于金屬技術(shù)監(jiān)管的重點

(1)補焊時，補焊區(qū)飽滿光滑，新舊焊縫過渡平穩(wěn)。用這種方法分散應(yīng)力，溫州不銹鋼管廠家減少應(yīng)力集中，對裂紋的產(chǎn)生有一定的抑制作用。

(2)加強金屬技術(shù)監(jiān)督檢查。焊接應(yīng)包括在電廠下次大修的檢查項目中。檢驗項目包括宏觀檢驗、磁粉檢驗、超聲波檢驗、硬度試驗和必要時的金相分析。在今后的機組維護中，重點監(jiān)控幾次，確保補焊部位無缺陷。

(3)加強技術(shù)監(jiān)督的過程控制。焊接人員和檢驗人員必須持有有效的資格證書并具有相當?shù)慕?jīng)驗。儀器設(shè)備必須經(jīng)過鑒定合格，使用過程中應(yīng)按標準及時進行校準和校正。用于焊接的焊條必須在保質(zhì)期內(nèi)，并按照說明書要求提前烘烤。焊接和檢驗必須遵循相應(yīng)的工藝說明、檢驗標準和操作程序。