鍋爐焊接中常見問(wèn)題分析及處理

劉強(qiáng)

【摘 要】在鍋爐的使用和檢驗(yàn)中會(huì)遇到很多常見故障，如果不能夠及時(shí)有效的得到處理，就會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)o人身和財(cái)產(chǎn)的安全帶來(lái)不必要的損失，影響正常的生產(chǎn)和生活，因此如何使鍋爐熱經(jīng)濟(jì)性達(dá)到較高水平一直都是發(fā)電廠重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；焊接；分析；處理

鍋爐在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，常受燃料的制約而容易出現(xiàn)壁管磨損問(wèn)題、爐膛結(jié)焦問(wèn)題、冷渣器問(wèn)題、旋風(fēng)分離器等問(wèn)題。要想保證鍋爐安全可靠的運(yùn)行，有必要時(shí)常對(duì)鍋爐進(jìn)行焊接處理。焊接工藝是鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。鍋爐的質(zhì)量好壞直接與焊接工藝有關(guān)，由于焊接性能達(dá)不到要求，鍋爐在日常運(yùn)行中的可靠性和安全性會(huì)降低，同時(shí)也會(huì)造成部分管件不同程度的損壞。如何更好的解決鍋爐焊接過(guò)程中常見的問(wèn)題，已經(jīng)成為相關(guān)企業(yè)值得思索的事情。

一、氣孔的分析及處理對(duì)策

氣孔是由于熔池中液態(tài)金屬氣體在冷卻過(guò)程中來(lái)不及析出而形成。氣孔的形成不僅使焊縫不能密實(shí)，還減低了金屬材料的沖擊韌性和彎曲等性能，從導(dǎo)致鍋爐破壞。氣孔的產(chǎn)生有以下幾個(gè)方面的原因：一、由于焊接工藝及參數(shù)選擇不當(dāng)，如選擇的工藝不當(dāng)使得熔池溫度降低、其存在時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致已有熔池中的氣體不能及時(shí)析出而導(dǎo)致氣孔存在；二、焊接坡口、焊條或焊劑受潮或未按要求進(jìn)行烘干，或有油、銹等污物，在焊接過(guò)程中，其含有的水分會(huì)分解出氫氣，而該氣體在焊件冷卻前未能充分的析出，從而形成氣孔；三、由于焊接人員的操作不當(dāng)，如填充金屬過(guò)多、焊條角度不對(duì)等導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生。

根據(jù)氣孔產(chǎn)生的主要原因，提出以下相應(yīng)的處理對(duì)策：

（一）仔細(xì)清理坡口表面內(nèi)外兩側(cè)焊接范圍內(nèi)的污物，施焊時(shí)，再用丙酮擦拭干凈。

（二）焊條或焊劑在使用前應(yīng)按照規(guī)定烘干，適溫后放于焊條專用保溫筒，長(zhǎng)期保持干燥，并隨用隨取。

（三）可通過(guò)增大引弧電流，增大母材熱輸入，使熔池冷卻速度減慢，同時(shí)，沿接頭稍遠(yuǎn)處起弧，如此可使施焊中存在的氣體有較長(zhǎng)的時(shí)間析出。

（四）氬弧焊時(shí)，出現(xiàn)蜂窩狀氣孔時(shí)，需立即停焊，并用砂輪機(jī)打磨。

（五）采用氬弧焊焊接規(guī)格較大規(guī)格的管道時(shí)，因水冷焊矩存在故障容易出現(xiàn)氣孔。

（六）宜采用流量適中的高純度 （大于99.99%）的氬氣，同時(shí)，施焊前應(yīng)注意噴嘴內(nèi)壁是否清潔。

二、裂紋的分析及處理對(duì)策

在鍋爐檢驗(yàn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鍋筒內(nèi)部預(yù)埋件焊縫、汽水擋板焊縫存在裂紋，有時(shí)也發(fā)現(xiàn)下降管、給水套管、安全閥管座等焊縫存在裂紋，偶爾還發(fā)現(xiàn)鍋筒對(duì)接焊縫存在裂紋。裂紋產(chǎn)生的原因是鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中受反復(fù)交變應(yīng)力的作用，而交變應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因是：生產(chǎn)用汽具具有時(shí)段性，經(jīng)常開、停爐，造成鍋內(nèi)溫度和壓力大幅度交變；外界用氣量不斷變化，鍋內(nèi)壓力也隨之不斷波動(dòng)；鍋內(nèi)正常運(yùn)行時(shí)，燃燒調(diào)節(jié)是通過(guò)壓力變送器進(jìn)行控制的，鍋內(nèi)壓力不斷變化，故燃燒器在壓力變送器設(shè)定值之間頻繁啟停，造成爐膽、管板等受壓元部件溫度在一定范圍內(nèi)頻繁交變 。因此可見 是由反復(fù)作用的交變應(yīng)力所引起的。

針對(duì)裂紋數(shù)量較多的母材或焊絲，鍋爐焊接中常見的裂縫可以分為：熱裂紋和冷裂紋。產(chǎn)生裂縫的主要原因可以概括為以下幾個(gè)方面：

焊接接頭中母材含硫量高，硫在焊縫中易形成低熔共晶體，超量的碳使液態(tài)熔池嚴(yán)重偏析，尤其在收弧處雜質(zhì)聚焦，在焊接接頭拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生結(jié)晶裂紋；原材料塑性儲(chǔ)備低，金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，熱影響區(qū)的粗品粒十分明顯，這就會(huì)導(dǎo)致該部位塑性下降，以至于裂縫首先在粗晶區(qū)內(nèi)擴(kuò)展；原材料化學(xué)成分與標(biāo)準(zhǔn)相比，其含碳量和含磷量分別達(dá)到最大值和超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，均會(huì)使母材冷脆性增加；原材料內(nèi)含有較多夾雜物，已有試驗(yàn)研究表明，夾雜物的硬度要遠(yuǎn)高于母材的硬度，由于夾雜物表現(xiàn)出明顯的脆性，因此，無(wú)論是主、次生裂縫的開展的方向均沿夾雜物邊緣深入，進(jìn)一步則使延遲裂縫能延伸至母材深處；焊接應(yīng)力較大，焊接接頭在焊接時(shí)存在著熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、約束應(yīng)力，尤其是約束應(yīng)力的存在，周圍材料不能自由收縮，當(dāng)該應(yīng)力大于材料允許應(yīng)力時(shí)，很容易產(chǎn)生裂縫。

三、未焊透的分析及處理對(duì)策

未焊透是指焊接時(shí)接口根部的金屬未全部熔化，也指對(duì)接焊縫的深度尺寸未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。腐蝕一般見于筒體汽空間及兩側(cè)封頭等應(yīng)力集中處。鍋爐在燃燒過(guò)程中煙氣常含有一些腐蝕性氣體和腐蝕性物質(zhì)，如硫的氧化物等。這些物質(zhì)會(huì)對(duì)鍋爐產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕，嚴(yán)重時(shí)在很短的時(shí)間內(nèi)會(huì)使鍋爐遭到損壞。當(dāng)進(jìn)入鍋爐的煙氣中含有二氧化硫時(shí)，其中一部分會(huì)轉(zhuǎn)化成三氧化硫，并與煙氣中的水蒸汽結(jié)合生成硫酸蒸汽，且能顯著地提高煙氣的露點(diǎn)溫度，在低溫金屬表面上凝結(jié)形成硫酸溶液，與堿性灰反應(yīng)，也與金屬反應(yīng)，因而產(chǎn)生腐蝕。由于經(jīng)常發(fā)生在鍋爐的低溫受熱面上，故稱低溫腐蝕。低溫腐蝕的特點(diǎn)是均勻性腐蝕，它使管壁厚度逐漸減薄以至破裂，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行危害性極大。 煙氣中不但有三氧化硫，而且有水蒸汽，它們相互作用會(huì)生成硫酸蒸汽，如果管壁溫度低于某一數(shù)值，硫酸蒸汽就會(huì)在管壁上凝結(jié)并產(chǎn)生腐蝕。主要產(chǎn)生未焊透的原因有以下幾個(gè)方面：

（一）由于水冷壁管在工地安裝時(shí)，管與管之間較窄，焊接操作障礙較多，因此極易產(chǎn)生未焊透現(xiàn)象。

（二）鍋爐在安裝時(shí)，會(huì)存在多個(gè)焊口，且各焊口不可能同時(shí)焊接，隨著焊口的相繼焊接，剩余未焊的焊口間隙就越小，甚至個(gè)別焊口之間的間隙為零。因此這些焊口在施焊中很容易出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象。

（三）由于管道在焊接時(shí)，有時(shí)候會(huì)受到兩側(cè)管道強(qiáng)力擠壓，出現(xiàn)管道口的錯(cuò)位，如此會(huì)造成未焊透缺陷。

（四）研究表明，焊接構(gòu)件之間不開口會(huì)造成未焊透缺陷。因此，為保險(xiǎn)起見，已有相關(guān)鍋爐檢驗(yàn)部門規(guī)定：當(dāng)鋼板厚度為16毫米時(shí)，焊接時(shí)必須開坡口。

四、夾渣的分析及處理對(duì)策

由于清理焊縫時(shí)，不能清理干凈而出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象。夾渣一般位于水位線附近及筒體底部 ，工業(yè)鍋爐幾乎都是以原水或軟化水作為給水，給水使鍋爐產(chǎn)生水垢的原因比較多。夾渣的形成過(guò)程是難溶鹽的沉積過(guò)程，當(dāng)爐水溫度升高時(shí)，爐水中的鹽類發(fā)生濃縮，當(dāng)其濃度超過(guò)該溫度下的溶解度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生沉積。有些鹽類如硫酸鈣、硫酸鎂、磷酸鈣等則隨溫度升高溶解度下降并析出，在爐水中當(dāng)二氧化硅的濃度對(duì)堿度而言偏高時(shí)也會(huì)析出；而可溶性重碳酸鹽，如碳酸二氫鈣、碳酸二氫鎂則受熱分解，產(chǎn)生難溶性鹽也會(huì)導(dǎo)致沉積。尤其是在角焊縫，清理難度大，為了避免夾渣，更要認(rèn)真清渣。要控制夾渣的產(chǎn)生，應(yīng)采取以下措施：

（一）通過(guò)適當(dāng)增大焊接電流和提高電弧，使熔池內(nèi)的熔渣和鐵水充分分離。

（二）對(duì)于焊條的選擇應(yīng)該充分保證其質(zhì)量，同時(shí)使用前注意外觀檢查，若出現(xiàn)藥皮剝落等問(wèn)題則不能使用。

（三）采用合適的焊工操作以便在焊接過(guò)程中能將夾渣帶出。如對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的焊工可以從熔池的亮度特點(diǎn)來(lái)控制夾渣的形成，因此為了便于判斷，操作時(shí)所帶的目鏡不能太暗。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)鍋爐焊接過(guò)程中常出現(xiàn)的焊接問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。作為工程中參考，在鍋爐焊接時(shí)可以有效的杜絕一些缺陷，從而就會(huì)大大提高焊接質(zhì)量，保證整臺(tái)產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊再東，葉喜忠.鍋爐焊接的質(zhì)量控制[J].焊接 2003，2：44～46.

[2] 楊松.鍋爐壓力容器焊接技術(shù)培訓(xùn)教材[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2005.