有一鍋爐在運行過程中,由于套管制作不合要求,導緻給水管與鍋爐汽包在正常工作過程中,進水管座與汽包壁溫差值較大,給水管在周期變化的溫差應力作用下産生了疲勞破壞;或者由于汽包的水位上下波動較大,在水位波動的範圍内,形成交變溫差應力,導緻熱疲勞裂紋的産生。

鍋爐汽包的材質是15MnVR,壁厚30mm,鍋爐汽包直徑為1000mm,給水管材質是20鋼,規格Φ89mm×7mm,套管材質也是20鋼,規格為Φ108mm×7mm和p89mm×7m。

15MnVR鋼具有良好的綜合力學性能和焊接性,淬硬傾向不大,但該鋼由于含釩,有回火脆化傾向,且有較大的時效敏感性。

由于現場維修的焊接環境溫度低于5℃,因此現場維修須考慮預熱和熱處理措施。由于鍋爐汽包壁較厚,采用雙面開坡口的焊條電弧焊進行焊接修複,在鍋爐汽包内、外側采用多層多道焊。

(1)焊前準備

①在裂紋部位及其周圍約50mm範圍内分别進行X射線探傷和超聲波探傷,确定裂紋的長度。

②在鍋爐汽包管座周圍部位劃出切割挖補界線約為Φ600mm，經确認後,用氧乙炔火焰進行切割。切割前先用履帶式加熱器對管座周圍400~600mm範圍預熱,預熱溫度為100~150℃。然後進行保溫,保溫範圍應超出預熱範圍200~300mm。

③切割坡口為雙面坡口,鍋爐汽包的内側和外側坡口如圖1所示:應保證切割處無尖角等,并及時清理毛刺。

④清除坡口及附近15~20mm範圍内的鐵鏽、水分等,手動砂輪打磨直至露出金屬光澤。母材表面應光滑、平整,不能有銳角。

(2)焊接材料

①制備一塊與挖補位置形狀一樣的填補塊,材質為15MnVR。

②管接頭、套管材質均為20鋼,規格分别是Φ89mm×7mm(長度120mm)、Φ108mm×7mm和Φ89mmx7mm(長度60mm)。

③選用E5515(J557)、EA315(J427)低合金鋼焊條,焊條,烘幹溫度為350-400℃,保溫1-2h。

④焊接操作者須持有按“鍋爐壓力容器壓力管道考試規定”考試合格的相應項目焊工證,且在有效期内。

(3)填補塊的焊接

焊接前用履帶式加熱器對挖補部位、填補塊進行預熱。在焊修部位200~300mm範圍預熱,預熱溫度為100~150℃。受環境溫度影響,預熱後應有保溫措施。

用E5515焊條先焊外側,後焊内側。為減少焊接殘餘應力,可用平錘頭均勻錘擊各焊道,各層焊縫的接頭應錯開,層與層、層與道之間的層間溫度控制在150~250℃範圍内,各焊道起弧位置的重疊長度應不小于10mm。焊層和焊層、焊道和焊道、焊道和焊層之間應平緩過渡:蓋面層焊縫和母材應圓滑過渡。收弧時,必須保證填滿弧坑。

外側焊接完成後,應在内側用碳弧氣刨清根,刨槽做成約10°的坡口。焊接工藝參數見圖1。焊接完畢須對焊縫采取保溫措施,保溫範圍為焊縫兩側約400mm。

焊縫表面不得有裂紋、未熔合、咬邊等缺陷存在,焊縫不低于母材表面。焊縫表面外觀檢查合格後,做100%的X射線探傷。若有不合格部位,應按以上焊接工藝對不合格部位重新進行焊補,返修次數不能超過1次。修補焊接參數見圖2

(4)管座的焊接

用直徑3.2mm的EA315焊條先将管接頭與變徑管焊接好,再按圖紙要求裝配變徑管,并進行焊接。管座的焊接工藝參數見圖3。

5)焊後熱處

對焊接修複後的工件進行消除應力熱處理。焊後熱處理溫度控制在590~630℃,保溫時間為90min;焊後熱處理的升溫速度最大為200℃/h,最小為55℃/h;降溫速度最大為260℃/h,最小為55℃/h。

最後按圖紙技術要求的壓力進行壓力試驗，試驗時返修部位應無漏水、滲水，焊補返修完成。