火电厂金属焊接技术探讨

2019-03-19 版权声明 举报文章

摘要:随着科技经济的飞速发展,电力业也在不断增多。其中,电厂金属焊接质量是保证发电厂正常安装及运行的基础,应引起重视。本文主要阐述了火电厂金属焊接工艺,同时分析了焊接中常见缺陷产生的原因,并针对问题提出了防治技术措施。

关键词:火电厂金属焊接焊接工艺缺陷技术措施

一、火电厂金属焊接工艺

在电厂金属焊接过程中,会因为许多技术问题使焊接工程存在质量问题,所以相关焊接技术人员在作业前,必须先熟悉掌握焊接工艺,这样才能避免技术上的质量问题,保证整个焊接工程的质量。火电厂金属焊接工艺主要有以下内容:

1、焊接时允许的最低环境温度如下:碳素钢:-20℃;低合金钢、普通低合金钢:-10℃;中、高合金钢:0℃。

2、各种钢材施焊前需先预热温度:a、壁厚大于或等于6mm的合金钢管子、管件(如弯头、三通等)和大厚度板件在负温下焊接时,预热温度可提高至20~50℃;b、壁厚小于6mm的低合金钢管子及壁厚大于15mm的碳素钢管在负温下焊接时亦应适当预热:c、异种钢焊接时,预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择;d、接管座与主管焊接时,应以主管规定的预热温度为准;e、非承压件与承压件焊接时,预热温度应按承压件选择。

3、施焊过程中,层间温度应不低于规定的预热温度的下限,且不高于400℃。

4、中、高合金钢(含铬量大于或等于3%或合金总含量大于5%)管子和管道焊口,为防止根层氧化或过烧,焊接时内壁应充氩气或混合气体保护。

5、严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物,高合金钢材料表面不得焊接对口用卡具。

6、管子焊接时,管内不得有穿堂风。

7、点固焊时,除其焊接材料、焊接工艺、焊工和预热温度等应与正式施焊时相同外,还应满足下列要求:a、在对口根部点固焊时,点固焊后应检查各个焊点质量,如有缺陷应立即清除,重新进行点焊;b、厚壁大径管若采用填加物方法点固,当去除临时点固物时,不应损伤母材,并将其残留焊疤清除干净、打磨修整。

8、采用钨极氩弧焊打底的根层焊缝检查后,应及时进行次层焊缝的焊接,以防止产生裂纹。多层多道焊缝焊接时,应逐层进行检查,经自检合格后,方可焊接次层,直至完成。

9、为减少焊接变形和接头缺陷,直径大于194mm的管子和锅炉密集排管(管子间距小于或等于30mm)的对接焊口宜采取两人对称焊。

10、施焊过程除工艺和检验上要求分次焊接外,应连续完成。若被迫中断时,应采取防止裂纹产生的措施(如后热、缓冷、保温等)。再焊时,应仔细检查并确认无裂纹后,方可按照工艺要求继续施焊。

二、火电厂金属焊接中常见缺陷的产生原因及防治措施

火电厂金属焊接的质量缺陷是普遍存在的,相关技术人员对金属焊缝进行检验时,应及早发现缺陷,把焊接缺陷限制在一定范围内,以确保机组安全、经济、稳定运行。以下主要针对这些缺陷展开分析探讨。

1、气孔

在电厂焊接时最常出现的是氢气孔,分为内部气孔、表面气孔、接头气孔。产生气孔的主要原因有:坡口边缘不清洁,有水分、油污和锈迹,焊条或焊剂未按规定进行焙烘,焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。电厂中的4小管焊接多为氩弧焊,它对焊接条件要求很高,环境因素致使产生气孔的概率更大。由于气孔的存在,使焊缝的有效截面减小。过大的气孔会降低焊缝的强度,破坏焊缝金属的致密性。

预防产生气孔的办法是:选择合适的焊接电流和焊接速度,认真清理坡口边缘水分、油污和锈迹。严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料。不使用变质焊条,当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时,应严格控制使用范围,焊丝要除锈,使其表面光亮。埋弧焊时。应选用合适的焊接工艺参数。特别是薄板焊,焊接速度和线能量应尽可能小些。

2、咬边

焊缝边缘留下的凹陷,称为咬边。产生咬边的原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条(焊丝)角度不当等。咬边减小了母材接头的工作截面,从而在咬边处造成应力集中,散在重要的结构或受动载荷结构中,一般是不允许咬边存在的,或对咬边深度有所限制。

防止产生咬边的办法是:选择合适的焊接电流和运条手法,随时注意控制焊条角度和电弧长度;氩弧焊工艺参数要合适,特别要注意焊接速度不宜过高,手法平稳。

3、夹渣

夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是:a、焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣;b、坡口角度或焊接电流太小,或焊接速度过快;c、在使用酸性焊条时,由于电流太小或运条不当形成“糊渣”;d、使用碱性焊条时,由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣;e、焊条偏芯,也易形成夹渣。

防止产生夹渣的措施是:正确选取坡口尺寸,认真清理坡口边缘。选用合适的焊接电流和焊接速度,运条摆动要适当。焊条质量要过关,不能有偏芯现象。

4、未焊透、未熔合

焊接时,接头根部未完全熔透的现象。称为未焊透;在焊件与焊缝金属或焊缝层闻有局部未熔透现象.称为未熔合。因此,在4大管道的重要结构部分均不允许存在未焊透、未熔合的情况。

防止未焊透或未熔合的方法是正确选取坡口尺寸,合理选用焊接电流和速度,坡口表面氧化皮和油污要清除干净;封底焊清根要彻底,运条摆动要适当,密切注意坡口两侧的熔合情况。

5、焊接裂纹

焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始,在焊接过程中,要采取一切必要的措施防止出现裂纹。在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹,一经发现裂纹,应彻底清除,然后给予修补。焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹。

(1)热裂纹的成因及防治措施

焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹,其特征是焊后立即可见,且多发生在焊缝中心,沿焊缝长度方向分布。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质,由于这些杂质熔点低,结晶凝固最晚,凝固后的塑性和强度又极低,因此,在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下,熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开,或在凝固后不久被拉开,造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时,也易产生热裂纹。

防止产生热裂纹的措施是:a、严格控制焊接工艺参数,减慢冷却速度。适当提高焊缝形状系数,尽可能采用小电流多层多道焊.以避免焊缝中心产生裂纹;b、认真执行工艺规程,选取合理的焊接程序,以减小焊接应力。

(2)冷裂纹的成因及预防措施

焊缝金属在冷却过程或冷却以后,在母材或母材与焊缝交界的熔合线上产生的裂纹称为冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现,也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。冷裂纹产生的主要原因为:a、在焊接热循环的作用下,热影响区生成了淬硬组织;b、焊缝中存在有过量的扩散氧,且具有浓集的条件;c、接头承受有较大的拘束应力。

另外,电厂的管道焊接裂纹还出现在管道的组装过程中。应考虑到管道的膨胀问题,焊口由于热影响区的存在本身对于管道来说就是薄弱环节,在热态和冷态情况下的膨胀收缩必须考虑到,如果膨胀和收缩受阻同样会在焊口的热影响区,在交变应力的作用下,则会产生冷裂纹。

三、结束语

目前,我国火电厂金属焊接技术还存在许多不足,技术人员在焊接作业前,应先熟悉焊接工艺,掌握焊接技术要求。同时,在焊接过程中,应严格检验是否存在缺陷,及时发现质量隐患,并制定解决方案,确保机组安全、经济地运行,提高火电厂的经济效益。

参考文献:

[1] 赵熹华.焊接检验[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2] DL/T868-2004,焊接工艺评定规程[S].

[3] 杨成宇,高忠义.电厂金属焊接中常见缺陷的成因及其防止措施[J].内蒙古科技与经济,2011(7).

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