热网管道焊接接头局部渗透裂纹分析和修复

江苏省海门市锅炉设备安装公司(226100)张祥兴
江苏省南通海门质量技术监督局(226100)张烨

某电厂外部热网管道安装后，在试运行中发现个别Ⅱ形补偿器弯头与主管制横焊缝及直管段的全位置焊缝产生焊缝中心的局部渗透裂纹（图1）,被迫停炉捡修.该管道规格为φ480mm*10mm,长800m，材质为20钢。介质为蒸气，管子标高6~8m，坡度为0.002。空中有管道支架敷设。工作压力为1.67MPa，试验压力为2.1MPa，无损检测为X光射线，检测15%焊搠头3级片为合格。

1缺陷分析

从工艺上看，洒取了用TIG焊进行管子打底，中间层和盖面层用手弧焊接的焊方法进行焊接是合理的，但仍出现焊接裂纹，综合分析原因如下，
（1）个别管口的外圆（或内圆）直径超差，椭圆程度很明显，壁厚不均匀，这给工地上装配工序带来了很多困难，会造成管壁内外表面对口对凹凸不来和严重的错边.
(2)管子在装配过程中,因存在错边(图2),特别是管口内错边,会造成成严重的未焊透,使该段局部应力集中,同时在圆周焊缝上不能完全达到正面焊接背面成形的要求.

(3)因管子预制件接长后长度长、体积大、刚性掩蔽、重量重，又是高空作业，在吊装过程中有时有强力组装现象，管件不在自由状态，造成焊接结构应力和焊后焊接残余力的存在，导致了延迟裂纹的产生。
（4）由于露天作业，使氩气保护效果差，空气中有害气体有更多的机会进入焊接溶池，造成焊缝金属元素在一次结晶过程中氧气烧损多，使个别焊接接头找底层金属抗拉强度相对降低，易产生结晶裂纹。
（5）由于管道预制焊接接长后比较长（约有20~25m ），在高空安装吊装中，个别定位焊缝在重力，外加机械扭曲力的作用下而撕裂，在多层焊或多层多道焊前，对定位焊缝质量检查不严，隐蔽了底层缺陷。
（6）焊接电流过小，焊丝倾斜角度不合适、喷嘴到工件表面距离过大、钍钨棒挥发程度等因素，会直接使熔深减小，造成钝边熔不透。

2 修复工艺

为此我们对存在的裂纹缺陷制订了返修工艺，进行修复，具本工艺要求如下：
（1）用碳弧气刨清根，剔除裂纹至根部止，坡口呈U形，用角向砂轮机配合打磨，根部留有间隙2~2.5mm，钝边1mm，刨削倾角45度~60度。
（2）彻底清理坡口边缘10~15mm范围风的氧化物、锈外电至呈金属光泽。
（3）用手工钨极氩弧焊进行打底层的焊接（图3），焊接位置，使用NSA-200焊机，φ2.5mm的T50焊丝，φ2.5mm钍钨极，喷嘴与管子夹角70度~80度，氩气流量8L/min,焊接电流120~140A，直流正接。打底层焊接要求正面焊接背面成形，焊缝要求熔合良好和平整。

（4）用手弧焊焊接中间层和盖面层，选用φ3.2mm的E4303焊条，焊接电流120~135A，焊接层次见图3。焊中间层时按不同的焊接位置进行单道焊或多道焊，要求每道焊缝都应焊透，焊缝需平整，并略比坡口外表面稍低1~1.5mm，以利盖面层焊接。
（5）焊接盖面层时，焊缝宽度每侧比坡口顶部边缘多熔化2~2.5mm，焊缝余高为2~2.5mm，焊接时掌握好焊接参数，控制好焊接电源，细心操作，严防咬边、夹渣、焊瘤等缺陷产生。
（6）焊后局部补焊处用玻璃棉保温缓冷至常温。
（7）在外观检查合格后，再重新进行X射线检测3级为合格。
以上热网管道多只焊接头局部渗透裂纹经修复后运行一年多来，已无泄漏现象。


摘自《焊接》