天津北疆發(fā)電廠——鍋爐12Cr1MoV集箱裂紋檢驗及處理情況介紹

1、 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠鍋爐鍋爐12Cr1MoV集箱裂紋檢驗及處理情況介紹集箱裂紋檢驗及處理情況介紹辛林祥辛林祥 主要內(nèi)容問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹情況分析和裂紋原因分析情況分析和裂紋原因分析裂紋修復(fù)技術(shù)措施裂紋修復(fù)技術(shù)措施裂紋修復(fù)技術(shù)難點裂紋修復(fù)技術(shù)難點焊縫裂紋修復(fù)及預(yù)防的技術(shù)思路焊縫裂紋修復(fù)及預(yù)防的技術(shù)思路 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠 問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹 2008年年7月，月， 天津電建和西安熱工院在我公司集箱安裝前檢驗中，經(jīng)磁天津電建和西安熱工院在我公司集箱安裝前檢驗中，經(jīng)磁粉探傷發(fā)現(xiàn)粉探傷發(fā)現(xiàn)1#鍋爐后煙井三個下集箱上有鍋爐后煙井三個下集箱上有11處接管座發(fā)

2、生嚴重裂紋，材質(zhì)均處接管座發(fā)生嚴重裂紋，材質(zhì)均為為12Cr1MoV。（1 1）后煙井后包墻下集箱（）后煙井后包墻下集箱（45745796.9mm96.9mm）左側(cè)集箱）左側(cè)集箱3 3個個168mm168mm接管角焊縫接管角焊縫全部筒體側(cè)熔合線處存在整周裂紋，全部筒體側(cè)熔合線處存在整周裂紋， 2 2個個100mm100mm檢查管接管角焊縫筒體側(cè)熔檢查管接管角焊縫筒體側(cè)熔合線處存在裂紋；合線處存在裂紋； 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠（2 2）后煙井后包墻下集箱（）后煙井后包墻下集箱（45745796.9mm96.9mm）右側(cè)集箱）右側(cè)集箱3 3個個168mm168mm接管角焊縫接管角焊縫中，中，1

3、 1個筒體側(cè)熔合線處存在整周斷續(xù)裂紋，其余個筒體側(cè)熔合線處存在整周斷續(xù)裂紋，其余2 2個角焊縫筒體側(cè)熔合線都存?zhèn)€角焊縫筒體側(cè)熔合線都存在裂紋，在裂紋， 2 2個個100mm100mm檢查管接管角焊縫中檢查管接管角焊縫中1 1個筒體側(cè)熔合線處存在裂紋；個筒體側(cè)熔合線處存在裂紋； （3 3）后煙井隔墻下集箱（）后煙井隔墻下集箱（45745796.9mm96.9mm）左側(cè)集箱）左側(cè)集箱2 2個個168mm168mm接管角焊縫筒接管角焊縫筒體側(cè)熔合線處存在整周裂紋或者整周斷續(xù)裂紋。體側(cè)熔合線處存在整周裂紋或者整周斷續(xù)裂紋。 問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠 裂紋圖片裂紋圖

4、片問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹 9 9月月8 8日，西安熱工院再次發(fā)現(xiàn)，二號爐后煙井隔墻下集箱三個大接管日，西安熱工院再次發(fā)現(xiàn)，二號爐后煙井隔墻下集箱三個大接管座開裂，材質(zhì)全為座開裂，材質(zhì)全為12Cr1MoV12Cr1MoV，開裂位置位于集箱熔和線處，而且有上鍋消，開裂位置位于集箱熔和線處，而且有上鍋消除裂紋后打磨的應(yīng)力釋放槽，磁粉顯示痕跡長除裂紋后打磨的應(yīng)力釋放槽，磁粉顯示痕跡長150mm150mm左右，滲透無顯示。左右，滲透無顯示。 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹 以上聯(lián)箱主體為：以上聯(lián)箱主體為：12Cr1MoV/12Cr1MoV/45745796.996

5、.9，管座為：，管座為：12Cr1MoV/12Cr1MoV/1681682020，騎座式角焊縫；裂紋沿角焊縫的聯(lián)箱側(cè)熔合線整圈或斷續(xù)分布；在角焊縫橫截騎座式角焊縫；裂紋沿角焊縫的聯(lián)箱側(cè)熔合線整圈或斷續(xù)分布；在角焊縫橫截面方向上，裂紋自角焊縫的聯(lián)箱側(cè)焊趾或其附近發(fā)生。蘇州院的金相分析顯示，面方向上，裂紋自角焊縫的聯(lián)箱側(cè)焊趾或其附近發(fā)生。蘇州院的金相分析顯示，主裂紋在熔合線母材側(cè)的粗晶區(qū)、沿晶界開裂、發(fā)展，電鏡下可見到冰糖塊花主裂紋在熔合線母材側(cè)的粗晶區(qū)、沿晶界開裂、發(fā)展，電鏡下可見到冰糖塊花樣；主裂紋表面附有氧化膜，由此判斷裂紋發(fā)生在熱處理過程中，屬于再熱裂樣；主裂紋表面附有氧化膜，由此判斷裂紋

6、發(fā)生在熱處理過程中，屬于再熱裂紋。（焊后紋。（焊后2424小時小時MTMT未發(fā)現(xiàn)裂紋，熱處理后未發(fā)現(xiàn)裂紋，熱處理后MTMT發(fā)現(xiàn)這批裂紋）發(fā)現(xiàn)這批裂紋）。 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹 2011 2011年年1010月，在月，在2 2號機組擴大性號機組擴大性C C修期間，中國特種設(shè)備檢測研究院在二號鍋修期間，中國特種設(shè)備檢測研究院在二號鍋爐定期內(nèi)部檢驗過程中發(fā)現(xiàn)，與四個一級減溫器相連接的八個三通全部產(chǎn)生裂紋，爐定期內(nèi)部檢驗過程中發(fā)現(xiàn)，與四個一級減溫器相連接的八個三通全部產(chǎn)生裂紋，其中七個程度較輕，只是局部較淺的表面裂紋，深度基本在其中七個程度較輕，只是局部較淺的表

7、面裂紋，深度基本在10mm10mm以內(nèi)，三通總體以內(nèi)，三通總體厚度基本在厚度基本在90mm90mm左右，有效厚度損失在左右，有效厚度損失在10%10%以內(nèi)；但是分割屏左外側(cè)入口三通裂紋以內(nèi)；但是分割屏左外側(cè)入口三通裂紋比較嚴重，不僅整圈開裂，而且局部深度達到比較嚴重，不僅整圈開裂，而且局部深度達到35mm35mm，以下是該批裂紋照片，以下是該批裂紋照片和和裂紋裂紋的的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)。1、典型裂紋處理前后的照片典型裂紋處理前后的照片 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠 問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹焊口位置焊口位置裂紋長裂紋長度度（mm）裂紋最大深度裂紋最大深度硬度（硬度（HB）上母材上母材-焊

8、縫焊縫-下母材下母材施工措施施工措施備注備注分割屏左外入口集分割屏左外入口集箱三通箱三通整圈整圈35155-247-176預(yù)熱焊接中溫回火預(yù)熱焊接中溫回火+高溫回火高溫回火35635645777.8分割屏左內(nèi)入口集分割屏左內(nèi)入口集箱三通箱三通西側(cè)西側(cè)4608177-267-140預(yù)熱焊接中溫回火預(yù)熱焊接中溫回火東北東北32012預(yù)熱焊接中溫回火預(yù)熱焊接中溫回火分割屏右內(nèi)入口集分割屏右內(nèi)入口集箱三通箱三通西側(cè)西側(cè)5005180-240-140打磨圓滑過渡打磨圓滑過渡東側(cè)東側(cè)7003分割屏右外入口集分割屏右外入口集箱三通箱三通東側(cè)東側(cè)30010175-240-150預(yù)熱焊接中溫回火預(yù)熱焊接中溫回火

9、西側(cè)西側(cè)2004低過出口第四個三低過出口第四個三通通整圈整圈7190-240-145預(yù)熱焊接中溫回火預(yù)熱焊接中溫回火40640645777.8低過出口第三個三低過出口第三個三通通半圈半圈4無無打磨圓滑過渡打磨圓滑過渡低過出口第二個三低過出口第二個三通通半圈半圈5打磨圓滑過渡打磨圓滑過渡低過出口第一個三低過出口第一個三通通西北側(cè)西北側(cè)1503打磨圓滑過渡打磨圓滑過渡低過出口低過出口 40684.2 分割屏入口分割屏入口35668.32 2、2 2號鍋爐三通裂紋檢查情況統(tǒng)計號鍋爐三通裂紋檢查情況統(tǒng)計 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠 問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹 2012 2012年年4 4月，中

10、國特種設(shè)備檢查研究院在月，中國特種設(shè)備檢查研究院在1#1#鍋爐定期內(nèi)部檢驗中再次發(fā)現(xiàn)，鍋爐定期內(nèi)部檢驗中再次發(fā)現(xiàn)，與啟動分離器相連的與啟動分離器相連的2828根集箱中根集箱中2121根發(fā)生程度不同的裂紋，以下是該批裂紋的根發(fā)生程度不同的裂紋，以下是該批裂紋的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和照片。統(tǒng)計數(shù)據(jù)和照片。集箱名稱集箱名稱安裝焊縫總數(shù)安裝焊縫總數(shù)發(fā)現(xiàn)裂紋數(shù)量發(fā)現(xiàn)裂紋數(shù)量缺陷比例缺陷比例頂棚過熱器進口集箱頂棚過熱器進口集箱12758%水冷壁出口集箱（左墻）水冷壁出口集箱（左墻）43（打磨消缺（打磨消缺2個）個）75%水冷壁出口集箱（右墻）水冷壁出口集箱（右墻）44100%水冷壁出口集箱（前墻）水冷壁出口集箱（前墻

11、）8788%1#鍋爐鍋爐12Cr1MoVG集箱三通處安裝焊縫檢測結(jié)果集箱三通處安裝焊縫檢測結(jié)果 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠問題發(fā)現(xiàn)過程介紹問題發(fā)現(xiàn)過程介紹該批裂紋的照片該批裂紋的照片如下所示：如下所示： 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠情況分析和裂紋原因分析情況分析和裂紋原因分析從宏觀檢查分析，發(fā)現(xiàn)的一次或多次裂紋均出現(xiàn)在集箱三通焊接接頭三通側(cè)熔從宏觀檢查分析，發(fā)現(xiàn)的一次或多次裂紋均出現(xiàn)在集箱三通焊接接頭三通側(cè)熔合線附近，并呈斷續(xù)開裂，具有冷裂紋及再熱裂紋特征。合線附近，并呈斷續(xù)開裂，具有冷裂紋及再熱裂紋特征。裂紋金相照片顯示，其裂紋沿焊接接頭熱影響區(qū)的粗晶區(qū)的晶間開裂，具有明裂紋金相照片顯示，

12、其裂紋沿焊接接頭熱影響區(qū)的粗晶區(qū)的晶間開裂，具有明顯的再熱裂紋特征。綜合考慮裂紋形成的原因，主要有以下幾方面：顯的再熱裂紋特征。綜合考慮裂紋形成的原因，主要有以下幾方面： 1 1、12Cr1MoVG12Cr1MoVG鋼再熱裂紋傾向鋼再熱裂紋傾向 12Cr1MoVG 12Cr1MoVG鋼由于鋼中釩元素（鋼由于鋼中釩元素（V V）的加入對再熱裂紋產(chǎn)生敏感，在針對性）的加入對再熱裂紋產(chǎn)生敏感，在針對性工藝不合適的情況下產(chǎn)生再熱裂紋的可能性較大工藝不合適的情況下產(chǎn)生再熱裂紋的可能性較大。 2 2、集箱三通焊接接頭的結(jié)構(gòu)特征、集箱三通焊接接頭的結(jié)構(gòu)特征 集箱壁厚大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在結(jié)構(gòu)突變部位，導(dǎo)致熱處

13、理操作困難，部集箱壁厚大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在結(jié)構(gòu)突變部位，導(dǎo)致熱處理操作困難，部分區(qū)域硬度超標(biāo)，也是造成焊縫早期失效開裂的原因之一。分區(qū)域硬度超標(biāo)，也是造成焊縫早期失效開裂的原因之一。 3 3、集箱三通焊接接頭的力學(xué)特征、集箱三通焊接接頭的力學(xué)特征 集箱三通與接管焊接接頭處在管系受力復(fù)雜部位，且由于該處結(jié)構(gòu)的變化集箱三通與接管焊接接頭處在管系受力復(fù)雜部位，且由于該處結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致的應(yīng)力集中作用明顯，也是誘發(fā)接頭裂紋的一個因素。，導(dǎo)致的應(yīng)力集中作用明顯，也是誘發(fā)接頭裂紋的一個因素。 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠焊縫裂紋修復(fù)及預(yù)防的技術(shù)思路焊縫裂紋修復(fù)及預(yù)防的技術(shù)思路焊縫裂紋修復(fù)及預(yù)防的技術(shù)思路焊

14、縫裂紋修復(fù)及預(yù)防的技術(shù)思路主要有以下幾個方面：主要有以下幾個方面：1 1、由于、由于12Cr1MoVG12Cr1MoVG鋼集箱三通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸大、拘束應(yīng)力大等因素，修復(fù)焊接鋼集箱三通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸大、拘束應(yīng)力大等因素，修復(fù)焊接接頭同樣可能會產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋，因此焊接及焊后熱處理工藝不僅要防接頭同樣可能會產(chǎn)生冷裂紋和再熱裂紋，因此焊接及焊后熱處理工藝不僅要防止冷裂紋，更要采取針對性強的措施防止再熱裂紋產(chǎn)生。止冷裂紋，更要采取針對性強的措施防止再熱裂紋產(chǎn)生。2 2、合理調(diào)整管系結(jié)構(gòu)尺寸及支吊架，使管系的附加應(yīng)力降低到可能低應(yīng)力水、合理調(diào)整管系結(jié)構(gòu)尺寸及支吊架，使管系的附加應(yīng)力降低到可能低應(yīng)力水平

15、狀態(tài)，防止裂紋產(chǎn)生。平狀態(tài)，防止裂紋產(chǎn)生。3 3、采用超低氫型高韌性不預(yù)熱、采用超低氫型高韌性不預(yù)熱R317LR317L焊條，使焊縫金屬擴散氫含量降低到可能焊條，使焊縫金屬擴散氫含量降低到可能低的程度，使焊縫金屬在滿足強度要求的條件下，使塑性和韌性得到提高，對低的程度，使焊縫金屬在滿足強度要求的條件下，使塑性和韌性得到提高，對防止冷裂紋和再熱裂紋均有利。防止冷裂紋和再熱裂紋均有利。 4 4、為防止再熱裂紋，焊后熱處理溫度應(yīng)盡可能減少、為防止再熱裂紋，焊后熱處理溫度應(yīng)盡可能減少500500700700再熱裂紋敏感再熱裂紋敏感溫度區(qū)間停留時間。溫度區(qū)間停留時間。 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠裂紋修

16、復(fù)技術(shù)難點裂紋修復(fù)技術(shù)難點1 1、12Cr1MoVG12Cr1MoVG鋼具有一定的冷裂紋和再熱裂紋傾向，因此在焊接、熱處理過程鋼具有一定的冷裂紋和再熱裂紋傾向，因此在焊接、熱處理過程中應(yīng)采取措施防止產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋；中應(yīng)采取措施防止產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋；2 2、集箱三通及管道的結(jié)構(gòu)尺寸較大，尤其是三通及管道壁厚較大，這就對焊、集箱三通及管道的結(jié)構(gòu)尺寸較大，尤其是三通及管道壁厚較大，這就對焊接過程產(chǎn)生不利因素，應(yīng)采取措施避免出現(xiàn)冷裂紋；接過程產(chǎn)生不利因素，應(yīng)采取措施避免出現(xiàn)冷裂紋；3 3、焊縫連接工件的結(jié)構(gòu)尺寸有一定的差異，集箱三通的壁厚可達到、焊縫連接工件的結(jié)構(gòu)尺寸有一定的差異，集箱三通的壁厚

17、可達到90mm90mm以上以上，結(jié)構(gòu)上的差異不僅對焊后的焊縫殘余應(yīng)力造成不利影響，而且使焊后熱處理的難，結(jié)構(gòu)上的差異不僅對焊后的焊縫殘余應(yīng)力造成不利影響，而且使焊后熱處理的難度增加。度增加。 裂紋修復(fù)技術(shù)難點裂紋修復(fù)技術(shù)難點主要有以下三個方面：主要有以下三個方面： 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠裂紋修復(fù)技術(shù)措施裂紋修復(fù)技術(shù)措施 總體方案根據(jù)實際裂紋嚴重程度（最終裂紋打磨消除后的長度、深度）總體方案根據(jù)實際裂紋嚴重程度（最終裂紋打磨消除后的長度、深度）分為三種情況，實際執(zhí)行后再未發(fā)現(xiàn)裂紋。分為三種情況，實際執(zhí)行后再未發(fā)現(xiàn)裂紋。1 1、打磨消缺、打磨消缺適用范圍：淺且短的裂紋修復(fù)適用范圍：淺且短的裂

18、紋修復(fù)技術(shù)要求：打磨裂紋后目視及磁粉檢查裂紋消除，打磨部位于母材圓滑過技術(shù)要求：打磨裂紋后目視及磁粉檢查裂紋消除，打磨部位于母材圓滑過渡，進行該處壁厚測量不小于所接直管最小設(shè)計壁厚為合格渡，進行該處壁厚測量不小于所接直管最小設(shè)計壁厚為合格。 2 2、打磨消缺預(yù)熱焊接中溫回火熱處理、打磨消缺預(yù)熱焊接中溫回火熱處理適用范圍：淺但較長的裂紋修復(fù)適用范圍：淺但較長的裂紋修復(fù)技術(shù)要求：打磨裂紋后目視及磁粉檢查裂紋消除，打磨部位制作坡口，進技術(shù)要求：打磨裂紋后目視及磁粉檢查裂紋消除，打磨部位制作坡口，進行預(yù)熱焊接（焊條電弧焊）修復(fù)，后進行中溫回火熱處理，無損檢查合格且行預(yù)熱焊接（焊條電弧焊）修復(fù)，后進行中溫回火熱處理，無損檢查合格且焊縫硬度檢驗滿足焊縫硬度檢驗滿足DL/T869DL/T86920042004中規(guī)定的不大于中規(guī)定的不大于270HB270HB且小于母材硬度且小于母材硬度100HB100HB為合格。為合格。 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠裂紋修復(fù)技術(shù)措施裂紋修復(fù)技術(shù)措施 天津北疆發(fā)電廠天津北疆發(fā)電廠裂紋修復(fù)技術(shù)措施裂紋修復(fù)技術(shù)措施3 3、打磨消缺預(yù)熱焊接高溫回火熱處理、打磨消缺預(yù)熱