某电厂再热蒸汽管道焊缝缺陷原因分析及修复

2020-11-09李鹏厚张野

中国设备工程 2020年20期

李鹏厚，张野

（徐州/铜山华润电力有限公司，江苏铜山 221100）

某电厂2#机组为320MW机组，锅炉为东方锅炉厂DG1025/18.2-II（4）型，汽轮机为上海汽轮机厂引进美国西屋技术制造的技术型号为C320-16.7/538/538，亚临界、中间再热、高中压合缸、双缸、双排汽、单轴、凝汽式汽轮机，机组1997年5月投产，2#机组投运以来经历了11次C级检修，机组运行小时接近16万小时，按照DL/T438《火力发电厂金属技术监督规程》的要求，对再热蒸汽管道大口径焊口进行监督检查，超声检测发现，汽轮机厂房6.3m再热器蒸汽管道热段三通后第一个焊缝存在超标缺陷，本文对其产生原因分析、处理进行阐述。

1 A335P22材料介绍

A335P22钢是美国ASME标准中适用于高温、高压高参数下的一种珠光体耐热钢，抗氧化性和耐热比较好，在国家“十一五期间”大批量投产的亚临界机组主汽管道大都采用A335P22钢，此类钢属于比较成熟的钢种。但是，这种钢具有冷裂倾向和在热裂纹倾向，大口径厚壁管道焊接，管道壁厚较厚、刚度大、拘束力大等因素，引起裂纹的倾向性大。

2 检验过程

2020年5月对电厂2#机组再热器蒸汽管道热段（规格为φ561mm×25mm，材质A335P22）焊缝进行全面检查，在标高6.3m第一个三通后第一个环缝发现超标缺陷，超声波检测缺陷波幅RL+22.5dB，深度H=15.5mm，长度断续约220mm（如图1～4）。

图1 三通位置

图2 缺陷位置

图3 缺陷波幅显示

图4 缺陷在焊缝的位置

3 缺陷处理过程

采用挖除缺陷然后补焊的方式进行处理此焊口的超标缺陷，在挖补前，对需要挖补的焊口附近管道进行加固，以防止在挖除、焊接和热处理过程中产生变形和其他应力，造成缺陷扩大或产生新的缺陷。在挖出缺陷时，开始用角磨机挖除，待挖至15mm深度时，采用铰刀进行挖除，同时，挖一层进行一次PT检测，直到缺陷挖除但尽量不要挖透，以防对后续焊接带来不利影响，在挖至16mm时发现缺陷存在，为断续的裂纹，其中断续裂纹中间存在夹渣和气孔等缺陷（如图5），缺陷清除到24mm深度缺陷完全清除（如图6）。

图5 焊缝缺陷

图6 缺陷清除

缺陷清除后，对挖出部分按开U型坡口型式进行修磨，最后，形成U型坡口。焊接前，用钢丝刷对破口周围进行清理，并用丙酮对坡口及坡口附近进行清洗，以防存在夹杂物对后续焊接产生不利影响。

采用电加热进行预热，当监测焊件坡口外热电偶达到预热温度250℃时，应保持30min，使坡口待焊部位内外表面的温度达到要求，应采用便携式红外线测温仪测温；当加热器在待焊焊接焊缝两侧分别布置或全覆盖布置时，应保证测温和控温的准确可靠、有代表性为原则，预热时，控温热电偶布置在加热区内，监测热电偶应尽可能靠近待焊坡口，必要时，应使用其他测温方法检测待焊坡口处的温度。由于打磨消除缺陷时焊缝底部不平整，焊接先用氩弧焊采用φ2.5的TIG-R40焊丝对其进行堆焊填充，再用手工电弧焊填充盖面，焊接材料为φ3.2的R407焊条，第二层采用焊条电弧焊时，焊接时，要特别仔细，以防烧穿，焊条烘干后随用随取，用专用保温桶领用，焊条领用后必须在4h内使用。层间温度不可以太高，严格控制层间温度250～350℃，采用小的焊接线能量输入，防止焊接过程中产生不均性组织，产生较大应力，每层焊接需要目视确认无杂物后再进行下一道焊接，直至坡口全部焊满，注意收弧部位要填满。

热处理时，应使用不少于2支热电偶，并沿圆周均匀布置，其中1支热电偶布置于焊缝中心，其他热电偶布置于焊缝边缘1倍壁厚处，且不超过50mm，并用焊缝处的热电偶控制温度，升降温度不大于240℃/h，热处理温度为730±10℃，恒温时间4h，焊口热处理时，应有专人监控电源，断电后及时与运行联系恢复送电，以防止意外失电导致热处理中断，造成焊口产生裂纹和金属组织发生变化，操作人员手工记录应与自动温度记录相符，恒温时，注意两侧点温度差应不大于20℃，热处理严格按照工艺卡执行。焊后24h后，进行超声检测和表面磁粉检测，检测合格未发现超标缺陷，并同时对整个焊缝进行硬度复核和金相检查，所检查符合标准要求。

4 缺陷产生原因分析

（1）查阅此焊缝历史检测记录，原来存在记录性点状缺陷，由于此位置为三通部位，在机组升降负荷时造成此位置应力集中，挖除缺陷时，发现有夹渣和气孔存在，在交变应力作用下成为裂纹源头，导致焊缝开裂。此部位为三通部位，应力复杂，尤其是近两年来火电机组为满足电力市场需要，进行深度调峰次数较多，负荷波动造成管道交变应力增加，增加了裂纹的扩展。

（2）A335P92材料本身钢具有冷裂倾向和在热裂纹倾向，大口径厚壁管道焊接，管道壁厚较厚、刚度大、拘束力大等因素，引起裂纹的倾向性大。

（3）焊接时，焊接工艺执行不严格，有夹渣和气孔存在，虽然不超标，但是，为以后裂纹产生扩展提供了有利条件。