1、 引言
攀鋼公司熱電廠共有4臺(tái)75 t/h鍋爐，主要為汽輪發(fā)電機(jī)組和汽輪鼓風(fēng)機(jī)組供給蒸汽，部分還供給煉鐵高爐及煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)用汽。75 t/h鍋爐的汽包規(guī)格為∮1600×9482×46 mm.汽包主體材質(zhì)為20 g(YB182 - 63)。2001年8月，市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所在對(duì)4*鍋爐汽包進(jìn)行定期檢驗(yàn)中，超聲波探傷
發(fā)現(xiàn)汽包東側(cè)封頭環(huán)焊縫有三處超標(biāo)缺陷A、B、C，缺陷A:長(zhǎng)度380 mm，埋藏深度37 mm;缺陷B：長(zhǎng)度65 mm，埋藏深度37 mm;缺陷C：長(zhǎng)度370 mm，埋藏深度38 mm(注：三處缺陷的埋藏深度均為由內(nèi)表面一外表面)。此三處缺陷己超標(biāo)．危及鍋爐安全運(yùn)行．必需及時(shí)進(jìn)行處理。
2、汽包焊縫缺陷原因分析
汽包焊縫缺陷產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：
2.1 鍋爐制造中的原始缺陷
該鍋爐制造時(shí)間為六七十年代，制造時(shí)受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平、檢驗(yàn)水平和設(shè)備裝備水平的限制，而且由于當(dāng)時(shí)的社會(huì)環(huán)境和社會(huì)條件，制造中的缺陷無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
2.2 鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行中的影響
75 t/h鍋爐有相當(dāng)部分的蒸汽需要供給高爐煉鐵和轉(zhuǎn)爐煉鋼，鍋爐的生產(chǎn)運(yùn)行受外在因素制約較大，運(yùn)行方式特殊，開、停頻繁。汽包焊縫承受壓力和疲勞力，導(dǎo)致汽包焊縫的缺陷產(chǎn)生。
2.3 鍋爐水處理不當(dāng)?shù)挠绊?br />
鍋爐的水處理方式為爐外水處理，鍋爐用水是經(jīng)鈉離子交換器處理后的軟水。如果軟水處理不符合要求，造成鍋爐水質(zhì)不合格，軟水中的鈉離子將對(duì)汽包焊縫造成腐蝕。
2.4 鍋爐汽包內(nèi)部處理時(shí)造成的缺陷
根據(jù)《電力工業(yè)鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程》及廠鍋爐檢修規(guī)程，鍋爐應(yīng)定期停爐進(jìn)行大、中修。而且，由于特殊的運(yùn)行方式，鍋爐的運(yùn)行缺陷較多，必要時(shí)需停爐檢修。鍋爐檢修時(shí)，汽包內(nèi)部缺陷處理過(guò)程中，如：拆除內(nèi)部裝置、更換汽包內(nèi)部件、除銹處理、焊接處理等，由于種種原因，造成焊縫的表面缺陷而又未能及時(shí)得到處理，將導(dǎo)致焊縫缺陷的擴(kuò)展和延伸。
3、鍋爐汽包焊縫缺陷的處理
3.1 焊縫缺陷的確定
根據(jù)焊縫超聲波探傷反映的缺陷情況，三處超標(biāo)缺陷均為線性缺陷。故首先用超聲波探傷方法對(duì)缺陷部位進(jìn)行復(fù)查，再采用X射線探傷方式對(duì)焊縫缺陷進(jìn)行精確定位，將焊縫的具體位置、埋藏深度、實(shí)際長(zhǎng)度等進(jìn)行最后的確認(rèn)，并做好記錄。
3.2 焊縫缺陷的清除及坡口制作
3.2.1 焊縫缺陷的清除
根據(jù)超聲波復(fù)查及X射線確定的缺陷位置、埋藏深度等情況，用磨光機(jī)將缺陷位置的原焊縫打磨掉，打磨的范圍是：打磨長(zhǎng)度是原缺陷長(zhǎng)度的兩端各延伸50 mm(即：如果原缺陷長(zhǎng)度為370mm，則缺陷打磨的長(zhǎng)度為470 mm)，打磨寬度原則上是原缺陷焊縫的寬度，但不能傷及鍋爐汽包本體金屬。
3.2.2 焊縫缺陷清除的確認(rèn)
焊縫缺陷在打磨清除的過(guò)程中，應(yīng)分層進(jìn)行確認(rèn)。打磨深度每達(dá)到2 mm時(shí)，用磁粉探傷或表面滲透探傷的方法進(jìn)行確認(rèn)，直至缺陷打磨清除干凈。最后，用X射線探傷的方法進(jìn)行確定。
3.2.3 焊縫坡口的制作
為保證焊接質(zhì)量和降低焊接應(yīng)力，焊縫坡口采用“U”型坡口。坡口制作時(shí)，在缺陷位置處沿焊縫長(zhǎng)度方向打磨成緩坡形，坡口根部半徑R> 30mm;坡口寬度應(yīng)超過(guò)原焊縫3 mm,深度依缺陷深度而確定。但不得超過(guò)原壁厚2/3,即：30 mm;坡口的長(zhǎng)度為缺陷清除時(shí)的長(zhǎng)度。坡口在制作過(guò)程中，其質(zhì)量要求是：應(yīng)盡量避免切割汽包本體金屬，切削時(shí)不得使金屬受氧化；坡口制作時(shí)，不得在清除部位有溝槽棱角，要修成圓滑過(guò)渡。
3.3 焊縫缺陷的處理
鍋爐汽包焊縫的處理方法通常采取焊接修理的方法，根椐鍋爐汽包焊縫的缺陷情況，焊接處理方法選擇手工電弧焊進(jìn)行修理，其內(nèi)容如下：
3.3.1 焊接準(zhǔn)備
(1)焊接設(shè)備的選用
汽包焊縫缺陷處理的焊接設(shè)備選用ZX7 - 630S型直流電焊機(jī)，采取直流反接方式，以保證焊接質(zhì)量。
(2)焊接材料的選用
焊接材料選用E5015低氫型電焊條，焊條直徑為C14 mm。焊條使用前與烘箱內(nèi)經(jīng)350~450℃焙烘1~2 h．放置在100~150℃的保溫筒內(nèi)．隨取隨用。
(3)焊接前將焊縫附近30 mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹、氧化物、油漆等雜物清洗干凈，并用丙酮將施焊區(qū)域擦拭干凈。
3.3.2 焊接工藝
(1)焊前預(yù)熱
根據(jù)鍋爐汽包的結(jié)構(gòu)型式，為保證汽包缺陷處理的焊接質(zhì)量，需要在焊接前進(jìn)行預(yù)熱處理，焊前預(yù)熱方式采取局部預(yù)熱的方式。焊接熱處理的設(shè)備選用DWK -A型電腦溫控儀，該設(shè)備具有加熱范圍寬(0—1 000℃)、溫控點(diǎn)多（6點(diǎn)）、靈敏度高等特點(diǎn)。局部預(yù)熱時(shí)用寬度為300 mm的輻射型熱電偶覆蓋在焊縫上，加熱的長(zhǎng)度為缺陷消除打磨長(zhǎng)度的兩端各延長(zhǎng)150 mm，預(yù)熱溫度為150~ 200℃．且符合DL440 - 91《在役電站鍋爐汽包檢驗(yàn)、評(píng)定及處理規(guī)程》的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)焊條規(guī)范參數(shù)
焊條直徑：4 mm 焊接電流：140~180A
焊接電壓：20~ 25 V 焊接速度：10 m/h
(3)焊接時(shí)分打底焊及正式焊。打底焊以及正式焊均選用f14 mm的電焊條。焊接時(shí)采用多層多道焊，施焊時(shí)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷；焊縫層間溫度不低于預(yù)熱溫度，各層（道）焊縫的接頭應(yīng)錯(cuò)開，以減少焊接殘余應(yīng)力。
(4)每層（道）焊接完畢，必須清理干凈藥渣，檢查無(wú)焊接缺陷（裂紋、夾渣、氣孔、焊瘤等），并確認(rèn)后才能進(jìn)入下道工序。
3.3.3 焊后熱處理
(1)焊接完畢，立即采用焊前預(yù)熱的方法對(duì)焊縫施焊部位進(jìn)行加熱，加熱溫度控制在300~ 350℃．加熱時(shí)間以3~4 h為宜．其目的是對(duì)焊縫進(jìn)行消氫處理。消氫處理的長(zhǎng)度和寬度要求，均與焊前預(yù)熱的范圍相同。
(2)消氫處理后，用電加熱方法對(duì)焊縫進(jìn)行550~ 650℃的消除焊接應(yīng)力的熱處理，保溫時(shí)間控制在Sh，然后緩冷至室溫。保溫材料選擇為硅酸鹽保溫板材。
(3)消除應(yīng)力熱處理時(shí)，在補(bǔ)焊區(qū)的加熱溫度不允許冷卻到150℃以下。
(4)焊后熱處理時(shí)，加熱溫度均勻，升降溫度均要小于135℃。
3.4 焊接質(zhì)量檢驗(yàn) 為保證汽包焊縫的焊接修理質(zhì)量，焊接完畢需
要對(duì)焊縫進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)：
3.4.1 外觀檢查
焊接過(guò)程中，每層（道）焊縫焊接完畢，都要對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查，以確認(rèn)焊縫的外觀質(zhì)量。外觀檢查質(zhì)量要求是：
(1)焊縫表面應(yīng)無(wú)焊接缺陷，如：氣孔、夾渣、焊瘤、表面未熔合等。
(2)焊縫余高在0～3 mm范圍內(nèi)，咬邊深度不大于0.5 mm，長(zhǎng)度不超過(guò)焊縫的20%。
3.4.2 無(wú)損探傷
焊接完畢24 h后，對(duì)焊縫作無(wú)損探傷，探傷方法是：
(1)對(duì)焊縫進(jìn)行100%的超聲波探傷，探傷標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行JB1152 - 81《鍋爐鋼制壓力容器對(duì)接焊縫超聲波探傷》的規(guī)定，質(zhì)量不低于I級(jí)為合格。
(2)超聲波探傷合格后，依據(jù)DL440 - 91《在役電站鍋爐汽包檢驗(yàn)、評(píng)定及處理規(guī)程》第4. 22條規(guī)定，對(duì)焊縫進(jìn)行25%的X射線探傷，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB3323—87《鋼熔化焊接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)》，射線照相的質(zhì)量要求不低于A、B級(jí)，焊縫質(zhì)量不低于Ⅱ級(jí)為合格。
3.4.3 超聲波和射線探傷合格后，對(duì)焊縫還應(yīng)進(jìn)行硬度測(cè)定，硬度測(cè)定的合格標(biāo)準(zhǔn)是：熱處理后焊縫及熱影響區(qū)金屬有布氏硬度( HB)不應(yīng)超過(guò)母材的布氏硬度值加100，且大于300。
3.5 對(duì)焊工的要求
3.5.1 施焊人員必須持有效的鍋爐壓力容器焊接合格證書，并有相應(yīng)施焊部位的焊接合格項(xiàng)目，方可施焊。
3.5.2 實(shí)際施焊前，施焊人員應(yīng)按照“焊接工藝指導(dǎo)書”的要求，進(jìn)行模擬焊接，模擬焊接合格后，方可進(jìn)行正式施焊。
3.5.3 焊接完畢，在施焊部位打上低應(yīng)力的焊工鋼印號(hào)。
4 結(jié)論
通過(guò)對(duì)4*鍋爐汽包焊縫缺陷的原因分析和處理，不僅可以預(yù)防鍋爐汽包焊縫缺陷的產(chǎn)生，而且采用手工電弧焊對(duì)汽包焊縫的缺陷進(jìn)行處理是行之有效的方法。
