摘 要：本文针对某百万千瓦机组工程的受热面管子在密封焊接中容易产生焊接裂纹，对机组的运行过程存在安全质量隐患。结合工程实际施工应用，对裂纹产生的原因进行分析，并研究制定了具体的防治措施进行实践验证和运用，得到良好效果，文中进行了阐述，以期对同类问题的解决起到一定的启发作用。

关键词：受热面密封；焊接裂纹；防治工艺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.032

1 引言

某超超临界机组安装过程中发现其受热面低合金钢密封部位存在不同程度的焊接裂纹，经磁粉探伤确认并研究发现，此类裂纹为焊接时遗留的微观焊接质量缺陷，裂纹大多在焊后一段时间内产生，焊件应力释放导致焊接裂纹产生或延伸，大多为延迟裂纹，部分密封裂纹已延伸至受热面管子，这就为机组将来的安全运行带来了极大的潜在安全隐患。

根据设计图纸得知，受热面密封焊接部件材质主要为15CrMo、12Cr1MoVG，笔者从该种材质的裂纹产生机理和现场安装焊接工序入手，逐步分析了其导致产生裂纹的原因，并提出防治措施，在现场进行应用，以切实解决存在的问题。

2 裂纹产生机理

15CrMo、12Cr1MoVG属于铬钼耐热钢，钢中含有较高含量的Cr、C、Mo和其它合金元素，由于Mo的作用比Cr大，延迟了钢在冷却过程中的转变，提高了过冷奥氏体的稳定性，热强性及抗氧化性较强，抗氢腐蚀能力较好。但钢材的淬硬倾向较明显，冷裂纹倾向较大，焊接性差，还具有再热裂纹倾向和回火脆性，当焊接应力和致脆因素起到共同作用时，焊接接头金属原子结合力遭到破坏形成新界面，进而产生一种常见并且危险性极大的焊接裂纹。

3 裂纹产生原因分析

经现場调查和数据总结分析发现，现场受热面密封裂纹产生的主要原因有以下几个方面：

（1）焊接顺序不当造成了应力集中。实际施工过程中由于安装焊接顺序不当，造成了焊接接头位置的应力过于集中，而应力释放不充分，导致受热面严重变形，出现不符合标准规定的角变形≦1/100，这种所产生的横向收缩和纵向收缩表现出来的变形，从而增大了裂纹的发生倾向。

（2）焊件表面清理不彻底。现场随机抽查打磨后待焊区域的表面光洁度，发现打磨后的表面光洁度合格率低，这就造成了焊件表面清理不彻底，存在油、污、漆、氧化皮等异物。由于焊接时吸收了氢这一诱发延迟裂纹的最活跃因素，造成焊缝中的氢含量偏高，接头发生了性能脆化，会在焊接缺陷处聚集，形成大量的氢分子，拘束应力较强。

（3）层间温度高、热输入过大。根据规程要求，该材质的钢种采用手工电弧焊焊接时参数范围（焊条Φ3.2mm，电流范围90A-120A；焊条Φ4.0mm，电流范围130A-170A；12Cr1MoV材质钢焊接层间温度范围200℃-300℃）。通过现场检查发现施工中个别施焊人员未严格执行该工艺，导致层间温度和焊接电流超过了规定范围值，致使热输入较大，层间温度过高。

（4）焊后未及时做热处理或未做缓冷措施处理。特别是在冬季施工时，有环境气温较低，施焊后焊缝的冷却速度比平时要快，致使熔池中的氢来不及溢出，导致裂纹的增加。

4 防治裂纹产生的对策

结合低合金钢焊接特性，通过对产生裂纹原因的详细分析，研究制定了相应对策：

（1）焊前将密封焊接区域、密封塞块等表面油污漆锈等清理干净。焊前要求现场对焊接区域附近20mm范围内母材和密封塞块进行机械打磨，彻底清除掉焊接区域内存在的油、氧化皮、污、漆、锈等异物，直至焊缝区域露出金属光泽，降低焊接时的氢吸入量。

（2）拟定焊接顺序，并确保现场正确执行。经过对焊接变形进行分析，安装焊接过程最明显的是焊缝集中造成局部变形较大。高参数机组受热面的管径较小，管管间距小，在焊接时局部金属的热输入较大，产生了较大的热膨胀，而管子和鳍片不同的膨胀系数导致了不同的膨胀量，焊接顺序不正确都会加大这一趋势，最终产生了较大的焊接变形；安装过程中的拼缝施加外力过大，焊接变形进一步加剧。

针对上述情况选用整片跳焊间隔焊法，先焊完a、c、e三处的焊缝，再焊接b、d、f三处（见图1），后续依次方式进行，可以很好的降低相近管子之间的焊接应力。在局部区域采用对称分散焊法，控制后一条焊缝和前一条焊缝之间的距离≧250mm，人员满足要求时建议最好双面双人对称同时焊接的方式，效果更加理想，具体焊接顺序如图2。

同时，每天在施工前由焊接技术员对焊工作详细的安全技术交底，要求施工人员在现场焊接施必须按照以上方案制定的焊接顺序实施，定期对现场进行巡检也可对焊工在现场做二次交底，并使用记号笔做好焊接顺序的标记，进一步促使焊工确定焊接顺序。

（3）控制焊接热输入，降低焊接应力的产生。在现场焊接施工的过程中，加大对现场的巡检力度，使用红外线测温枪测量焊接层间温度，检查焊工是否严格执行焊接工艺。为更好的控制焊接热输入，严格焊接电流参数，要求手工电弧焊采用直径为3.2mm的焊条时，其焊接电流应当<120A，对于焊接速度也要严格通知，确保每一道焊缝的厚度均不能超过焊条的直径，每一道焊缝的宽度均不能超过所用焊条直径的4倍。

（4）焊后采用缓冷措施或后热处理，以便于消减焊接应力。现场锅炉受热面管子区域的密封焊完后，按照《火力发电厂焊接热处理技术规程》中有关要求选取并固定好热电偶、电加热器、保温棉进行焊后热处理工作，首先将焊接完的受热面密封区域加热至300-400℃，保持恒定温度10min-30min，然后再缓慢冷却。对于部分困难位置的焊缝无法采用电加热处理时可以选用烤把加热至300℃，在加热过程要保持好加热宽度、加热温度的均匀性，随时使用测温枪进行检测，保持恒温10min后，在对其覆盖保温棉缓慢冷却至室温。

（5）强化自检和质量监督检查。每段密封焊缝完成后焊工首先

进行自检，对存在的焊接缺陷和质量问题及时进行清除和修复，返修时要注意做好受热面管子的保护工作，严禁割伤、磨伤管子。所有间隙密封处不得随意填塞焊条、扁铁等，对于间隙过大而无法调整的，经技术人员确认后，按照鳍片材质情况选用相同或相近的填塞材料进行密封焊接。质检员加强对受热面密封质量的监督和检查，对存在的质量问题及时指出，要求整改。施工人员注意现场的文明施工，工作完成后做到工完、料尽、场地清。

5 结语

综上所述，在采用防治裂纹产生的对策后，通过对机组锅炉受热面密封做抽样检查，检测发现，受热面密封焊接裂纹发生率仅为0.22%，使受热面的焊接密封质量得到很好的控制，成效显著，降低了机组投行后漏烟、漏灰及其它质量隐患的发生率。同时，制作符合现场密封焊接实际情况的焊后缓冷等工具，确保缓冷效果，为今后在其他项目的推广奠定了基础。

参考文献：

[1]15CrMo、12Cr1MoVG钢焊接技术条件[DB/OL].百度文库.

[2]张君发.浅析锅炉受热面低合金钢密封焊接质量控制[J].山东工业技术.

[3]DL/T869-2012.火力发电厂焊接技术规程[S].北京：中国电力出版社，2012.

[4]DL/T819—2010.火力发电厂焊接热处理技术规程[S].北京：中国电力出版社，2010.

作者简介：王成（1990-），男，山东鱼台人，本科，主要从事电力建设焊接热技术管理工作。