[发明专利]一种管座角焊缝再热裂纹预防方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管座角焊缝再热裂纹预防方法，具体涉及一种用于锅炉以及压力容器等产品筒体与管座或接管角焊缝再热裂纹的预防，属于焊接技术领域。

 

背景技术

锅炉锅筒、集箱以及压力容器等产品，其结构特点为筒身上布置有大量的不同直径和壁厚的管座，这些管座与筒体均采用焊接的连接形式。由于筒体直径大，管座数量多、壁厚较厚等特点，焊接时拘束度大，焊后残余应力较大。同时，由于管座与筒体角焊缝焊趾处容易产生应力集中，因此，如果控制不当，容易产生各种焊接缺陷，对于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金，如高强结构钢、珠光体耐热钢、部分奥氏体不锈钢以及高温合金等材料，再热裂纹便是一种常见的焊接缺陷。再热裂纹是焊接接头在进行消除应力热处理或在一定的温度下服役而产生的一种裂纹，是在热处理过程中或热处理后出现，不易发现，而且返修后热处理又会产生新的裂纹，因此，修复十分困难。

目前，市场使用的600MW以及1000MW锅炉厚壁12Cr1MoV材质集箱，在热处理后磁粉检查时发现集箱与管座角焊缝筒身侧焊趾存在裂纹，经过取样分析并结合裂纹发现的时机以及产生部位，判定裂纹性质为再热裂纹。

根据再热裂纹的产生机理，得出以下结论：再热裂纹的产生与材料本身化学成分、金相组织、晶粒度、力学性能有较大的关系，跟焊件的结构以及焊接和热处理工艺也有一定的关系。但对已发现裂纹的集箱产品，由于材料和结构都无法改变，只能从工艺上考虑预防措施。理论分析以及实践经验表明，焊接方法、焊接材料、预热及后热、焊接规范以及热处理工艺等工艺因素对再热裂纹有较大的影响，根据以上几个方面并结合产品实际情况制定预防和控制措施，但开裂产品返修结果表明，这些传统的再热裂纹预防措施和手段无法有效预防厚壁12Cr1MoV材质集箱管座角焊缝再热裂纹的产生，产品面临大量报废的局面，造成极大的浪费。

 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种管座角焊缝再热裂纹预防方法 ，在产品进行热处理或者返修后进行热处理之前，对管座角焊缝焊趾进行压道施焊，再通过打磨或机械方式去除压道焊道，改善焊缝的外观成形，使焊缝热影响区远离焊趾凸变区，避免在热影响区产生应力集中，同时，改变原焊缝热影响区的形状和残余应力的分布，从而达到了有效预防和修复集箱管座角焊缝再热裂纹的目的。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种管座角焊缝再热裂纹预防方法，依次按照以下步骤进行：

第一步：安装并焊妥管座角焊缝；

第二步：打磨清理管座角焊缝并修磨焊趾处；

第三步：施焊管座角焊缝焊趾压道焊道，压道焊道的焊接方法为手工钨极氩弧焊或焊条电弧焊；

第四步：打磨或机加工去除焊趾压道焊道，并使焊缝金属与筒身圆滑过渡；

第五步：打磨并清理管座角焊缝探伤面，并进行100%无损探伤检查；

第六步：探伤合格后，进行焊后热处理；

第七步：打磨或抛光管座角焊缝，进行100%无损探伤复查。

作为一种优选方式，所述步骤三中，施焊压道焊缝时，首先测量预热温度，如果预热温度不够，则先进行预热，到温后再进行施焊；压道焊道应沿原管座角焊缝焊趾进行，焊缝不能太凸，并确保压道焊道与原焊缝金属和母材平滑过渡。

作为一种优选方式，所述步骤三中，压道焊道采用手工钨极氩弧焊时，焊丝规格为φ2.4或者φ2.5，焊接电流为70-110A，焊接电压为12-18V，电源极性为直流正接，保护气体为Ar，流量为5-10 L/min。

作为一种优选方式，所述步骤三中，压道焊道采用焊条电弧焊时：当管座外径小于或等于76mm时，其焊条规格为φ2.5，焊接电流为60-90A，焊接电压为20-24V，电源极性为直流反接；当管座外径大于76mm时，其焊条规格为φ3.2，焊接电流为90-130A，焊接电压为22-26V，电源极性为直流反接。

作为进一步优选，所述步骤三中，对管座外径小于或等于76mm的管座，施焊1-2道压道焊道；对管座外径大于76mm的管座，施焊2-3道压道焊道。

作为一种优选方式，所述步骤三中，施焊压道焊道所用焊接材料与管座角焊缝焊接材料一致，或者选用与两侧母材匹配的高韧性焊接材料。

作为一种优选方式，所述步骤四中，对管座外径小于或等于76mm的管座，打磨或机加工去除压道焊道，并与母材和原焊缝金属圆滑过渡；对管座外径大于76mm的管座，打磨或机加工去除1道或2道压道焊道，修磨剩余压道焊缝呈凹形，并与母材及焊缝金属圆滑过渡。