1、神華國華寧海電廠神華國華寧海電廠#5、#6鍋爐鍋爐T23鋼鋼水冷壁裂紋緣由分析水冷壁裂紋緣由分析主要內容主要內容q寧海寧海電廠電廠T23鋼鋼水冷壁水冷壁組組件裂件裂紋紋情情況概況概述述q水冷壁水冷壁組組件件T23鋼資鋼資料及性能分料及性能分析析qT23鋼鋼水冷壁水冷壁組組件件廠內廠內及及現(xiàn)場現(xiàn)場安安裝裝焊焊接工接工藝藝情情況檢查況檢查qT23鋼鋼水冷壁水冷壁構構件件構構造剩余造剩余應應力力及及現(xiàn)場現(xiàn)場硬度硬度檢測檢測q現(xiàn)場現(xiàn)場取取樣樣T23鋼鋼水冷壁直管母材水冷壁直管母材性能性能復驗復驗q#5爐爐裂裂紋現(xiàn)場紋現(xiàn)場取取樣樣裂裂紋試樣紋試樣分析分析qT23鋼鋼水冷壁水冷壁組組件出件出現(xiàn)現(xiàn)裂裂紋緣紋

2、緣由由綜綜合分析及建合分析及建議議寧海電廠寧海電廠T23鋼水冷壁組件裂紋情況概鋼水冷壁組件裂紋情況概述述 寧海電廠寧海電廠#5、#6鍋爐是上海電氣上海鍋爐廠以下簡稱鍋爐是上海電氣上海鍋爐廠以下簡稱“上鍋廠上鍋廠設計、制造的百萬千瓦等級塔式超超臨界鍋爐，水冷壁管采用設計、制造的百萬千瓦等級塔式超超臨界鍋爐，水冷壁管采用T23新型鋼資料。其安裝后整體外觀如下圖，其中新型鋼資料。其安裝后整體外觀如下圖，其中#5鍋爐已完成水壓鍋爐已完成水壓實驗。實驗。 在在#5鍋爐水壓實驗完成后，經(jīng)寧海電廠現(xiàn)場檢查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，鍋爐水壓實驗完成后，經(jīng)寧海電廠現(xiàn)場檢查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，5#爐爐水冷壁發(fā)現(xiàn)走漏的共有水冷壁發(fā)現(xiàn)走漏的共

3、有6處，其中一處有反復走漏景象，即共發(fā)現(xiàn)處，其中一處有反復走漏景象，即共發(fā)現(xiàn)7個個漏點。統(tǒng)計結果闡明，走漏的部位多是鰭片或鑲嵌板與管子的角焊縫漏點。統(tǒng)計結果闡明，走漏的部位多是鰭片或鑲嵌板與管子的角焊縫處，并且走漏大多位于四個轉角彎管的鰭片的角焊縫處，或是是剛性處，并且走漏大多位于四個轉角彎管的鰭片的角焊縫處，或是是剛性過渡梁與管子角焊縫處。走漏處典型位置和形貌照片如下圖。過渡梁與管子角焊縫處。走漏處典型位置和形貌照片如下圖。水冷壁組件水冷壁組件T23鋼資料及性能分鋼資料及性能分析析 T23鋼與我國在20世紀60年代開發(fā)的12Cr2MoWVTiB鋼102有近似的合金系統(tǒng)和含量。T23鋼是在T2

4、2根底成分中以W取代部分Mo并添加Nb、V提高蠕變強度，把碳含量降低到了0.04%0.10%提高焊接性能，同時參與微量B提高淬透性以獲得完全的貝氏體組織，此外再添加少量的釩、鈮、氮和硼等，硫、磷等雜質含量也被明顯的限制和降低。 曼內斯曼鋼管公司編制了內部熱處置工藝,在106010的正火，會使大多數(shù)沉淀物溶解；在76015的回火，是鉻碳化物和細小的釩氮碳化物沉淀，改善了蠕變性能。進展熱處置后，T23鋼產(chǎn)生了具有最正確沉淀物的回火貝氏體-馬氏體組織構造，其組織構造如右圖所示。T23鋼的正火和回火正火+回熾熱處置后T23鋼顯微構造T23T23鋼的焊接性能鋼的焊接性能 資料引見，資料引見，T23T23

5、鋼的的焊接性能比其前身鋼的的焊接性能比其前身T22/P22T22/P22、鋼、鋼102102優(yōu)越。優(yōu)越。T23T23鋼對冷裂紋的敏感性較低；鋼對冷裂紋的敏感性較低；有一定再熱裂紋傾向有一定再熱裂紋傾向, ,但熱裂紋傾向很小。但熱裂紋傾向很小。T23T23鋼高溫性能鋼高溫性能 T23 T23鋼的許用應力在鋼的許用應力在540-580540-580時是時是T22T22鋼的鋼的1.81.8倍左右，是倍左右，是12Cr1MoV12Cr1MoV鋼的鋼的1.31.3倍左右，與我國的鋼倍左右，與我國的鋼102102的許用應力相當小于的許用應力相當小于570570時，其許用應力比鋼時，其許用應力比鋼10210

6、2高近高近8%8%；大于；大于570570時，時，T23T23鋼不如鋼鋼不如鋼102102，運用溫度高達，運用溫度高達620620。在。在540540時，其許用應力與時，其許用應力與T91T91鋼相當，隨著溫度的升高逐漸低于鋼相當，隨著溫度的升高逐漸低于T91T91鋼，其鋼，其強度在強度在490525490525之間時高于之間時高于T91T91鋼。鋼。T23鋼高溫下0.2屈服強度T23鋼高溫下抗拉強度T23、T22、T91的根本許用應力值比較水冷壁組件水冷壁組件T23鋼資料及性能分鋼資料及性能分析析水冷壁T23鋼資料來源及復驗資料牌號：ASME SA213 T23，規(guī)格：38.17(mm)，供

7、貨單位：常州常寶精特鋼管 供應商供應商T23T23管子產(chǎn)質量量證明書管子產(chǎn)質量量證明書T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料情況情況T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料情況情況水冷壁T23鋼資料來源及復驗資料牌號：ASME SA213 T23，規(guī)格：38.17(mm)，供貨單位：常州常寶精特鋼管 T23T23管子上鍋廠入廠復驗管子上鍋廠入廠復驗水冷壁T23鋼資料來源及復驗資料牌號：ASME SA213 T23，規(guī)格：38.17(mm)，供貨單位：常州常寶精特鋼管 T23T23管子上鍋廠入廠復驗管子上鍋廠入廠復驗供應商產(chǎn)質量量證明書齊全；

8、T23鋼入廠后，經(jīng)上鍋廠檢驗，其成分、組織、性能等符合ASME SA213相關要求。T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料情況情況焊接資料規(guī)格及供貨單位焊條牌號：S-8018.B2 ASME SFA-5.5 E8018.B2；焊條規(guī)格：3.2mm；供貨單位：韓國現(xiàn)代 焊接資料供應商產(chǎn)質量量證明書焊接資料供應商產(chǎn)質量量證明書T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料情況情況T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料情況情況焊接資料規(guī)格及供貨單位焊條牌號：S-8018.B2 ASME SFA-5.5 E8018.B2；焊條

9、規(guī)格：3.2mm；供貨單位：韓國現(xiàn)代 焊接資料上鍋廠入廠檢驗焊接資料上鍋廠入廠檢驗供應商焊接資料質量證明書齊全。焊接資料入廠后，經(jīng)上鍋廠檢驗，其成分、組織、性能等符合ASME SFA5.5規(guī)范要求。安裝單位焊接資料來源及檢驗安裝單位：浙江省火電建立公司和天津電力建立公司日本焊條牌號：日本焊條牌號：CM-2CWCM-2CW焊條規(guī)格：焊條規(guī)格：3.2mm3.2mm； 供貨單位：上海電力修造總廠供貨單位：上海電力修造總廠焊條型牌號：焊條型牌號：GB5118 E5515-B2GB5118 E5515-B2R307R307焊條規(guī)格：焊條規(guī)格：3.2mm3.2mm；安裝單位浙江火電和天津電建提供的供應商焊

10、接資料質量證明書齊全有效。T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝資料情況情況T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件鍋爐廠內焊接工藝情況T23鋼水冷壁管子與SA387鋼板的焊接工藝 T23T23水冷壁管子與水冷壁管子與SA387SA387鋼板接頭方式如下圖。鋼板接頭方式如下圖。 名稱名稱材料牌號材料牌號水冷水冷壁管壁管子子SA213-T23SA213-T23鋼板鋼板SA387-Gr1SA387-Gr12CL12CL1焊接方法：焊接方法： 焊條電弧焊焊條電弧焊SMAWSMAW打底填充蓋面打底填充蓋面焊接資料：焊接資料：S

11、MAWSMAW焊條：焊條： AWS E8018-B2 AWS E8018-B2GB E5515-B2 R307GB E5515-B2 R307 3.2mm 3.2mm最低預熱溫度：最低預熱溫度： SMAW SMAW焊前預熱溫度大于焊前預熱溫度大于150150。焊后熱處置規(guī)范：焊后熱處置規(guī)范：T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件鍋爐廠內焊接工藝情況 2. 上鍋廠T23鋼水冷壁管子與鰭片的焊接工藝評定 T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件鍋爐廠內焊接工藝情況 3.上鍋廠T23水冷壁管子與

12、鰭片的焊接工藝規(guī)程 T23鋼水冷壁組件鍋爐廠內焊接工藝情況 4.上鍋廠T23鋼水冷壁鰭片的焊接工藝和檢查工程T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件鍋爐廠內焊接工藝情況 1.上鍋廠T23水冷壁管子對接接頭的焊接工藝評定 T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件鍋爐廠內焊接工藝情況 2.上鍋廠T23水冷壁管子對接接頭的焊接工藝規(guī)程 T23鋼水冷壁組件安裝現(xiàn)場焊接工藝情況檢查 1. 浙江火電T23鋼水冷壁管子對接接頭安裝現(xiàn)

13、場焊接工藝規(guī)程T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊鋼水冷壁組件廠內及現(xiàn)場安裝焊接工藝接工藝T23鋼水冷壁組件安裝現(xiàn)場焊接工藝情況檢查 2. 天津電建T23鋼水冷壁管子對接接頭安裝現(xiàn)場焊接工藝規(guī)程T23鋼水冷壁構件構造剩余應力測試鋼水冷壁構件構造剩余應力測試測試方法測試方法 小孔釋放法只需求在工件外表鉆取一個孔徑和孔深都為2mm的小孔，對構件損傷很小，不像普通機械切割丈量方法那樣詳細較大的破壞性；另一方面，小孔法的丈量精度較高，由于小孔法的丈量實際可靠，傳統(tǒng)力學可直接求解，丈量結果有較高的可信度。基于上述思索，本研討采用了小

14、孔法進展焊接剩余應力的測定。 T23鋼水冷壁構件構造焊接剩余應力測鋼水冷壁構件構造焊接剩余應力測試試測試內容 由于5#、6#兩臺鍋爐構造參數(shù)、制造安裝過程完全一致，在5#鍋爐目前無法進展應力檢測的情況下，對6#鍋爐的對應位置進展焊縫剩余應力測試，現(xiàn)場測試情況如下圖。測試位置選擇了出現(xiàn)泄露較多的40m70m標高區(qū)間，共選擇兩處標高，分別為49m標高和59m標高位置進展應力測試。在49m標高選擇拐角過渡梁焊縫處2個測點，直段過渡梁焊縫上2個測點；59m標高處選擇了拐角過渡梁焊縫上2個測點；本次測試共檢測了6個測點位置的焊接剩余應力情況。現(xiàn)場水冷壁剩余應力現(xiàn)場測試情況T23鋼水冷壁構件構造焊接剩余應

15、力測鋼水冷壁構件構造焊接剩余應力測試試測點分布測點分布表10 59m高程測點剩余應力測試結果剩余應力測試計算結果 從測試結果看，6個測點的應力程度普遍偏高，最高的2號測點最大應力達387MPa，曾經(jīng)接近T23鋼的資料規(guī)范屈服極限下限，5號測點也到達了352MPa。應力值最小的測點是4號測點，為118MPa。其他測點的最大主應力值在200MPa-300MPa之間浮動，可見所測點應力值均偏高。1水冷壁與剛性過渡梁角焊縫位置的應力程度較高，最大測點處接近T23資料規(guī)范屈服強度的下限，其他測點應力大小分布于200MPa-300MPa左右。2焊接接頭應力程度與焊接構造拘謹度較高有親密關系，而焊后未熱處置

16、使得峰值應力難以緩解。3力學要素是水冷壁焊接接頭產(chǎn)生裂紋或走漏的主要影響要素，較高的應力程度和應力集中容易誘發(fā)焊縫及焊縫附近區(qū)域產(chǎn)生裂紋或走漏等。結果分析T23鋼水冷壁構件構造焊接剩余應力測鋼水冷壁構件構造焊接剩余應力測試試T23鋼水冷壁構件構造現(xiàn)場硬度測試鋼水冷壁構件構造現(xiàn)場硬度測試焊縫硬度測試位置焊縫硬度測試位置 現(xiàn)場硬度測試焊縫位置與焊接剩余應力測點一樣。選擇一樣測點的目的，是為現(xiàn)場硬度測試焊縫位置與焊接剩余應力測點一樣。選擇一樣測點的目的，是為了將水冷壁應力分布情況與焊接接頭的硬度聯(lián)絡起來，綜合分析裂紋產(chǎn)生與剩余了將水冷壁應力分布情況與焊接接頭的硬度聯(lián)絡起來，綜合分析裂紋產(chǎn)生與剩余應力

17、分布情況以及焊接質量之間的關系。應力分布情況以及焊接質量之間的關系。 T23鋼水冷壁構件構造現(xiàn)場硬度測試鋼水冷壁構件構造現(xiàn)場硬度測試硬度測試結果小節(jié)1鰭片與管子的角焊縫處母材和焊縫硬度處在較低程度，其中T23管子母材的硬度均分布在HB130-HB140左右，而與鰭片焊縫處的硬度大多分布在HB200-HB220之間。2結合剩余應力測試的結果，雖然測點2及測點5的剩余應力較高，最高的2號測點最大應力達387MPa,但是這兩個測點的硬度并沒有出現(xiàn)明顯增大的情況。這一景象闡明水冷壁裂紋或走漏的產(chǎn)生與水冷壁整體構造應力程度較高及焊接構造拘謹度較大有更為親密關系，而由于T23鋼焊接接頭淬硬組織導致水冷壁裂

18、紋的關聯(lián)度較低。 現(xiàn)場取樣現(xiàn)場取樣T23鋼水冷壁直管母材性能鋼水冷壁直管母材性能復驗復驗原資料規(guī)格和性能資料：ASME SA213-T23規(guī)格：38.1mm7mm來源：寧海電廠#5爐水冷壁68m處直管母材 T23直管母材復驗實驗內容現(xiàn)場取樣現(xiàn)場取樣T23鋼水冷壁直管母材性能鋼水冷壁直管母材性能復驗復驗現(xiàn)場取樣現(xiàn)場取樣T23鋼水冷壁直管母材性能復驗鋼水冷壁直管母材性能復驗現(xiàn)場取樣現(xiàn)場取樣T23鋼水冷壁直管母材性能鋼水冷壁直管母材性能復驗復驗1 取樣T23鋼直管母材化學成分檢驗結果2 取樣T23直管母材金相實驗結果3 取樣T23直管母材硬度檢驗4 取樣T23直管母材力學性能實驗現(xiàn)場取樣現(xiàn)場取樣T2

19、3鋼水冷壁直管母材性能復驗鋼水冷壁直管母材性能復驗現(xiàn)場取樣T23鋼水冷壁直管母材性能復驗結果 經(jīng)上述各項理化性能實驗，其結果闡明所檢驗現(xiàn)場取樣T23鋼水冷壁直管母材性能符合ASME SA213及GB 5310中相關要求。#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m#5爐左水冷壁爐左水冷壁102m外側背火面漏點位置外側背火面漏點位置#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m102m背火面漏點裂紋背火面漏點裂紋102m背火面漏點裂紋相對向火面母材背火面漏點裂紋相對向火面母材#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂

20、紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m 金相結果闡明，走漏管向火面的組織為貝氏體，晶粒度為3-5級，含裂紋的背火面組織有混晶特征，晶粒度為3-8級。該處母材金相組織存在部分晶粒粗大和混晶景象，而在取樣直管母材金相檢驗中并未發(fā)現(xiàn)此景象。硬度檢測結果闡明，母材硬度處在正常范圍，但焊縫硬度值較低，無明顯存在淬硬組織景象。 裂紋在水冷壁管背火面，主裂紋來源于焊縫與母材夾角，裂紋沿熔合線方向在粗晶區(qū)啟裂，存在

21、一定再熱裂紋特征；但在應力的作用下，裂紋從外壁粗晶區(qū)向內擴展，裂紋尖端止于細晶區(qū)。主裂紋較寬，宏觀開展方向同構造應力方向一致，主裂紋應是應力過大而導致的冷裂紋。但沿熔合線的粗晶區(qū)存在晶界弱化景象，晶界處有碳化物析出，假設在應力的進一步作用下，此處也能夠將產(chǎn)生沿晶裂紋。經(jīng)掃描電鏡及能譜分析闡明斷口存在氧化景象，從氧化物顏色判別在較低溫度下構成的能夠性較大。#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析102m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析65m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析65m螺旋水冷壁65m處鑲嵌板SA387鋼焊接接頭 漏點位于水

22、冷壁管子與鑲嵌板焊縫處，位置在與剛性梁焊縫附近，此處構造應力較大。對漏點打磨后進展宏觀檢驗，漏點附近有裂紋存在，如圖中箭頭所指處所示。該裂紋微觀金相檢查，焊縫區(qū)域金相組織正常，未發(fā)現(xiàn)裂紋向焊縫內部貫穿，打磨過程中能夠已將部分裂紋去除。漏點附近焊縫區(qū)域硬度值正常。結合圖示漏點取樣管位置構造圖，初步以為，該處漏點產(chǎn)生與構造復雜、剩余應力較大并存在焊接缺陷有親密關系。#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析65m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析49m#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析49m 漏點位于水冷壁向火面管子與鰭片焊接接頭，該處疊加

23、了埋弧焊及手工焊焊縫。微觀金相檢驗闡明，主裂紋啟裂于手工焊焊趾處，從外壁粗晶區(qū)沿熱影響區(qū)向內擴展，裂紋尖端止于細晶區(qū)。主裂紋較寬，宏觀開展方向同構造應力方向一致。附近有一條與主裂紋平行的次裂紋，但長度較短寬度較窄，裂紋處存在氧化景象。上述特征闡明該裂紋具冷裂紋特征。 金相檢驗同時闡明裂紋擴展有沿晶特征，并且主裂紋啟裂處在粗晶區(qū)發(fā)現(xiàn)沿晶微裂紋，這些景象闡明也能夠具有再熱裂紋特征。#5爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析爐裂紋現(xiàn)場取樣裂紋試樣分析49mT23鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析T23鋼資料及其焊接性分析1. T23鋼的冷裂紋傾向 根據(jù)住友及V&M等有關資料引見，T

24、23鋼對冷裂紋的敏感性很低，其無裂紋傾向的預熱溫度為室溫20，在焊接薄壁、小直徑鍋爐受熱面管子時，假設環(huán)境和工件溫度在20以上，就可以不做焊前預熱。并據(jù)有關實驗結果顯示，根據(jù)斜Y型拘謹裂紋實驗得到，裂紋敏感性大致是按T23P91T22的順序依次增大。但是根據(jù)上鍋廠消費實際闡明，T23鋼有一定的冷裂傾向，實驗結果如下圖。因此對于厚壁大拘謹構件的焊接，還是引薦做適當?shù)念A熱，可有效的防止厚壁大拘謹情況下冷裂紋的產(chǎn)生。2. 2. 分散氫的影響分散氫的影響 焊接過程中焊接資料母材外表及維護不好均會焊接過程中焊接資料母材外表及維護不好均會使焊縫金屬氫含量增高，而分散氫會導致氫脆，促使焊縫金屬氫含量增高，而

25、分散氫會導致氫脆，促使冷裂紋傾向增大。隨著鋼材碳含量使冷裂紋傾向增大。隨著鋼材碳含量CECE的增大，氫的增大，氫脆敏感性必隨之增大。脆敏感性必隨之增大。T23T23鋼水冷壁現(xiàn)場安裝焊接的鋼水冷壁現(xiàn)場安裝焊接的過程中，由于現(xiàn)場處在海邊，空氣濕度大，條件比過程中，由于現(xiàn)場處在海邊，空氣濕度大，條件比較惡劣，母材及焊接資料不可防止的存在潮濕等污較惡劣，母材及焊接資料不可防止的存在潮濕等污染，從而在焊接過程中引入分散氫，并且在安裝焊染，從而在焊接過程中引入分散氫，并且在安裝焊接的過程中未進展焊后熱處置，從而使其分散氫含接的過程中未進展焊后熱處置，從而使其分散氫含量有能夠增大。量有能夠增大。T23鋼水冷

26、壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析2. T232. T23鋼再熱裂紋傾向鋼再熱裂紋傾向 再熱裂紋是指焊后對焊接接頭再次加熱時所產(chǎn)生的開裂景象，焊后未經(jīng)再再熱裂紋是指焊后對焊接接頭再次加熱時所產(chǎn)生的開裂景象，焊后未經(jīng)再次加熱并無裂紋產(chǎn)生。再熱裂紋的特征是沿晶開裂，開裂的前提條件是：存次加熱并無裂紋產(chǎn)生。再熱裂紋的特征是沿晶開裂，開裂的前提條件是：存在焊接剩余應力，存在敏感的化學元素。由于剩余應力的作用，在一定高溫在焊接剩余應力，存在敏感的化學元素。由于剩余應力的作用，在一定高溫范圍加熱時，應力松弛應變超越蠕變塑性，以促成再熱開裂。范圍加熱時，應力松弛應變超越蠕變塑性，以促

27、成再熱開裂。 據(jù)文獻報道，上海鍋爐廠曾進展了據(jù)文獻報道，上海鍋爐廠曾進展了“HCM2S“HCM2S鋼鋼T23T23鋼再熱裂紋敏感性實鋼再熱裂紋敏感性實驗研討的相關任務。經(jīng)過斜驗研討的相關任務。經(jīng)過斜Y Y型拘謹焊接實驗方法對型拘謹焊接實驗方法對T23T23鋼的再熱裂紋敏感性鋼的再熱裂紋敏感性進展了實驗研討。實驗進展了實驗研討。實驗GB4675.1GB4675.1斜斜Y Y型拘謹實驗方法，對日本和國內消費的兩批型拘謹實驗方法，對日本和國內消費的兩批T23T23鋼進展焊接性實驗。實驗用焊條牌號為鋼進展焊接性實驗。實驗用焊條牌號為HCM2SHCM2S，焊條直徑，焊條直徑3.2mm3.2mm，焊接方法

28、，焊接方法為為SMAWSMAW。 實驗結果如下圖，結果闡明，在600到760之間T23鋼均有不同程度的裂紋產(chǎn)生，最敏感的溫度范圍是690-760。并且，在一樣的再熱溫度下，預熱溫度越高，再熱裂紋率低，可見提高預熱溫度可在一定程度上防止再熱裂紋的產(chǎn)生。3 T233 T23鋼熱裂紋傾向性鋼熱裂紋傾向性 本本T23T23鋼水冷壁制造過程中采用的鋼水冷壁制造過程中采用的T23T23鋼的有害雜質鋼的有害雜質S0.004%S0.004%、P0.012%P0.012%常寶鋼管，常寶鋼管，S0.002%S0.002%、P0.004%P0.004%上鍋廠，采用焊接資料的有害雜質上鍋廠，采用焊接資料的有害雜質S0

29、.007%S0.007%、P0.013%P0.013%韓國現(xiàn)代，韓國現(xiàn)代，S0.007%S0.007%、P0.013%P0.013%上鍋上鍋廠。而在安裝過程中采用的焊接資料的有害雜質廠。而在安裝過程中采用的焊接資料的有害雜質S0.007%S0.007%、P0.012%P0.012%上海電修廠，上海電修廠，S0.005%S0.005%、P0.007%P0.007%浙江華業(yè)。由于所用母材及焊接資料的有害浙江華業(yè)。由于所用母材及焊接資料的有害雜質含量微量，不易導致構成一定量低熔點共晶體，因此未雜質含量微量，不易導致構成一定量低熔點共晶體，因此未滿足熱裂紋的必要條件，雖然滿足熱裂紋的必要條件，雖然T2

30、3T23鋼水冷壁整體構造應力較鋼水冷壁整體構造應力較大，但不易導致熱裂紋產(chǎn)生。大，但不易導致熱裂紋產(chǎn)生。 綜上可知，水冷壁資料綜上可知，水冷壁資料T23T23鋼中鋼中S S、P P等有害元素含量極等有害元素含量極少，所采用的焊接資料少，所采用的焊接資料S S、P P等有害元素含量也較低，難以構等有害元素含量也較低，難以構成低熔點共晶體的液態(tài)薄膜，不具構成熱裂紋產(chǎn)生的必要條成低熔點共晶體的液態(tài)薄膜，不具構成熱裂紋產(chǎn)生的必要條件，因此件，因此T23T23鋼水冷壁管接頭及鰭片焊縫等產(chǎn)生熱裂紋能夠鋼水冷壁管接頭及鰭片焊縫等產(chǎn)生熱裂紋能夠性較小。性較小。 T23鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出

31、現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析1 1經(jīng)過對經(jīng)過對T23T23鋼資料本身的焊接性分析并自創(chuàng)有關資料報道的焊接性實驗研討結鋼資料本身的焊接性分析并自創(chuàng)有關資料報道的焊接性實驗研討結果闡明，該鋼具有一定的冷裂紋傾向，在果闡明，該鋼具有一定的冷裂紋傾向，在T23T23鋼構造拘謹度大以及應力集中處如水鋼構造拘謹度大以及應力集中處如水冷壁，焊接工藝欠合理及焊后未消應力處置的情況下，會導致冷裂紋的產(chǎn)生。結合冷壁，焊接工藝欠合理及焊后未消應力處置的情況下，會導致冷裂紋的產(chǎn)生。結合寧海電廠水冷壁寧海電廠水冷壁T23T23角焊縫裂紋，現(xiàn)場安裝焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋傾向更大。角焊縫裂紋，現(xiàn)場安裝焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋傾向更大。2

32、2T23T23鋼的實際分析及實驗研討闡明，該鋼再熱裂紋敏感性遠大于鋼的實際分析及實驗研討闡明，該鋼再熱裂紋敏感性遠大于T22T22鋼，與國鋼，與國產(chǎn)的剛產(chǎn)的剛102102有類似之處。當焊接線能量偏大，構造拘謹應力大，焊接接頭應力集中有類似之處。當焊接線能量偏大，構造拘謹應力大，焊接接頭應力集中且存在缺陷等，焊后熱處置工藝采取防止再熱裂紋不夠的情況下會導致再熱裂紋的且存在缺陷等，焊后熱處置工藝采取防止再熱裂紋不夠的情況下會導致再熱裂紋的產(chǎn)生。結合寧海電廠水冷壁產(chǎn)生。結合寧海電廠水冷壁T23T23鰭片與管子角焊縫裂紋或走漏，制造廠焊接的接頭鰭片與管子角焊縫裂紋或走漏，制造廠焊接的接頭角焊縫有能夠產(chǎn)

33、生再熱裂紋，當應力較大時也會產(chǎn)生冷裂紋。角焊縫有能夠產(chǎn)生再熱裂紋，當應力較大時也會產(chǎn)生冷裂紋。3 3T23T23鋼因鋼因C C及及S S、P P等易導致熱裂紋元素含量低，故產(chǎn)生熱裂紋傾向性很小。等易導致熱裂紋元素含量低，故產(chǎn)生熱裂紋傾向性很小。T23鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析T23鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析 水冷壁制造資料1 水冷壁用母材T23鋼管 寧海電廠#5、#6鍋爐采用的為國產(chǎn)常州常寶精特鋼管的T23鋼管，有關實驗研討闡明，國產(chǎn)鋼的再熱裂紋傾向比日本住友鋼偏大。SA387-GR12CL1鋼板 SA387-GR12

34、CL1為美國牌號的低合金耐熱鋼，與國產(chǎn)15CrMo相近似，寧海電廠水冷壁與T23管子焊接的鰭片、嵌板等均采用該鋼板。T23鋼屬2.25Cr-1.6W-V-Nb鋼，而SA387鋼為1Cr-0.5Mo鋼。該兩種鋼屬同類不同牌號的鋼，其化學成分、力學性能有較大差別，從而呵斥異種鋼焊接中的成分、組織及接頭力學性能的不均勻，當焊接資料及焊接工藝不當?shù)那闆r下，會促進冷裂紋及再熱裂紋的產(chǎn)生。T23鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析2 水冷壁焊接資料水冷壁焊接資料GTAW焊絲焊絲1TGS-2CW，屬于與，屬于與T23資料同成分的焊絲，焊接資料同成分的焊絲，焊接T23鋼同種資料為首

35、選焊絲，但鋼同種資料為首選焊絲，但假設用于假設用于T23與與SA387的焊接應屬于成分、強度高匹配，會在一定程度上增大焊縫的淬的焊接應屬于成分、強度高匹配，會在一定程度上增大焊縫的淬傾向及冷裂紋傾向，同時因焊縫金屬中對再熱裂紋敏感的化學成分相對增高與低匹配傾向及冷裂紋傾向，同時因焊縫金屬中對再熱裂紋敏感的化學成分相對增高與低匹配焊材比，因此也增大了焊材比，因此也增大了T23與與SA387異種鋼焊接產(chǎn)生再熱裂紋的敏感性異種鋼焊接產(chǎn)生再熱裂紋的敏感性2ER80S-G、TIG-R30、TGS-ICW，這些焊絲應屬于，這些焊絲應屬于1Cr-0.5Mo的焊材，可用于的焊材，可用于T23與與SA387的焊

36、接。的焊接。 焊條焊條1寧海電廠水冷壁焊接采用的焊條有寧海電廠水冷壁焊接采用的焊條有AWS E8018-B2S8018-B2、E5515-B2R307、E8018-B1、CM-2CW等等2上鍋廠上鍋廠T12+T23采用焊絲為采用焊絲為TGS-1CMER80S-G，焊條為，焊條為S8018-B2E8018-B23浙江火電及天津電建采用浙江火電及天津電建采用CM-2CW及及E5515-B2R307焊條。焊條。從目前掌握資料可見異種鋼焊接采用低匹配的焊接資料，電建公司同種鋼焊從目前掌握資料可見異種鋼焊接采用低匹配的焊接資料，電建公司同種鋼焊接采用的為同成分的焊接資料。這種焊材選用是合理的。接采用的為

37、同成分的焊接資料。這種焊材選用是合理的。 T23鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析水冷壁裂紋的特征1 裂紋位置裂紋走漏部分以鰭片與管子的角焊縫處最多剛性過渡及支撐的鋼構造與管子角焊縫裂紋或走漏裂紋的性質 目前水冷壁發(fā)現(xiàn)的裂紋多為由于應力為主要作用而導致的冷裂紋，但在在構造應力大且工藝欠合理的情況下，也能夠產(chǎn)生再熱裂紋。T23鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合鋼水冷壁組件出現(xiàn)裂紋緣由綜合分析分析焊接工藝焊接工藝從鍋爐廠及安裝單位提供的焊接從鍋爐廠及安裝單位提供的焊接工藝文件可知對工藝文件可知對T23T23鋼對接角焊縫及其他焊縫焊接工藝鋼對接角焊縫及其他焊縫焊接工藝規(guī)程規(guī)程

38、WPSWPS應該是根本合理可行的，包括焊接資料、應該是根本合理可行的，包括焊接資料、焊接工藝參數(shù)、焊后熱處置等參數(shù)是根本合理的。焊接工藝參數(shù)、焊后熱處置等參數(shù)是根本合理的。但合理的焊接工藝針對詳細構造但合理的焊接工藝針對詳細構造及特殊環(huán)境的實施情況能夠會出現(xiàn)一些偏向。及特殊環(huán)境的實施情況能夠會出現(xiàn)一些偏向。再熱裂紋再熱裂紋 國產(chǎn)國產(chǎn)T23T23比日本住友比日本住友的的HCM2SHCM2S鋼具有偏高的再熱裂紋敏感性，鍋爐廠進展大鋼具有偏高的再熱裂紋敏感性，鍋爐廠進展大量的焊接，采用量的焊接，采用SMAWSMAW焊接方法，焊條規(guī)格為焊接方法，焊條規(guī)格為3.23.2、4.0mm,4.0mm,焊接熱輸

39、入量較大焊接熱輸入量較大, ,假設焊前預熱溫度較低假設焊前預熱溫度較低, ,焊焊縫成型較差縫成型較差, ,當進展焊后高溫回火，并在焊接剩余應力當進展焊后高溫回火，并在焊接剩余應力和高的應力集中作用下，從而能夠導致再熱裂紋。和高的應力集中作用下，從而能夠導致再熱裂紋。冷裂紋問題冷裂紋問題 T23 T23鋼雖然冷裂紋鋼雖然冷裂紋敏感性較低，但在潮濕空氣中施焊，部分預熱不到位，敏感性較低，但在潮濕空氣中施焊，部分預熱不到位，焊前去除不干凈，會使會使焊縫金屬中分散氫含量增大，焊前去除不干凈，會使會使焊縫金屬中分散氫含量增大，而焊接大量鰭片及剛性梁附件等焊接量大，焊接順序、而焊接大量鰭片及剛性梁附件等焊

40、接量大，焊接順序、焊接規(guī)范偏大等會呵斥焊接剩余應力增大，裂紋處均為焊接規(guī)范偏大等會呵斥焊接剩余應力增大，裂紋處均為焊縫成型差及存在缺陷的應力集中處，均為冷裂紋的產(chǎn)焊縫成型差及存在缺陷的應力集中處，均為冷裂紋的產(chǎn)生發(fā)明了條件生發(fā)明了條件, ,并最終導致冷裂紋并最終導致冷裂紋( (延遲裂紋延遲裂紋) )的產(chǎn)生。的產(chǎn)生。初步建議初步建議鍋爐水冷壁設計方面鍋爐水冷壁設計方面 經(jīng)過本次工程分析可知，經(jīng)過本次工程分析可知，T23T23鋼鋼水冷壁焊接接頭的裂紋或走漏的主要矛盾是該膜式水冷壁焊接接頭的裂紋或走漏的主要矛盾是該膜式水冷壁構造而導致的應力很大產(chǎn)生。特別是四個螺水冷壁構造而導致的應力很大產(chǎn)生。特別是

41、四個螺旋轉角處，可否適當加大轉角角度以降低應力集中旋轉角處，可否適當加大轉角角度以降低應力集中及該部位的構造強度；另外在保證強度的前提下適及該部位的構造強度；另外在保證強度的前提下適當降低多個焊縫的設計尺寸，以降低焊接量，到達當降低多個焊縫的設計尺寸，以降低焊接量，到達降低焊接應力的目的。降低焊接應力的目的。鍋爐制造工藝方面鍋爐制造工藝方面1 1 鍋爐制造的構造尺寸及資料質量鍋爐制造的構造尺寸及資料質量 鍋爐制造廠應盡能夠使水冷壁各鍋爐制造廠應盡能夠使水冷壁各片尺寸符合設計圖紙要求，特別是密封盒四個轉角片尺寸符合設計圖紙要求，特別是密封盒四個轉角處，應為安裝單位在現(xiàn)場組合盡量減少切割，從而處，

42、應為安裝單位在現(xiàn)場組合盡量減少切割，從而降低強力組裝或出現(xiàn)組裝間隙過大景象，實現(xiàn)降低降低強力組裝或出現(xiàn)組裝間隙過大景象，實現(xiàn)降低拘謹應力和由于焊接接頭收縮量大而引起的附加焊拘謹應力和由于焊接接頭收縮量大而引起的附加焊接剩余應力。同時對接剩余應力。同時對T23T23鋼嚴把入廠復驗質量關，把鋼嚴把入廠復驗質量關，把成分、組織、性能不穩(wěn)定的資料排除，從而從源頭成分、組織、性能不穩(wěn)定的資料排除，從而從源頭防止再熱裂紋的產(chǎn)生。防止再熱裂紋的產(chǎn)生。 鍋爐制造工藝方面鍋爐制造工藝方面2 2 焊接及熱處置工藝焊接及熱處置工藝T23T23管對接接頭管對接接頭A.A.焊接方法盡能夠采用低氫小線能焊接方法盡能夠采用

43、低氫小線能量的量的GTAWGTAW，采用，采用SMAWSMAW時應選用小規(guī)格焊條。時應選用小規(guī)格焊條。B.B.焊接資料對同種的焊接資料對同種的T23T23鋼管應采用鋼管應采用同成分的同成分的TGS-2CW2.4mmTGS-2CW2.4mm焊絲，焊絲，CM-CM-2CW2.5mm3.2mm2CW2.5mm3.2mm焊條，能夠時最后覆蓋面層可采焊條，能夠時最后覆蓋面層可采用強度等級低的焊接資料，盡能夠選用用強度等級低的焊接資料，盡能夠選用2.5mm2.5mm規(guī)格規(guī)格焊條。焊前除銹烘干，隨取隨用。焊條。焊前除銹烘干，隨取隨用。C C焊前預熱溫度宜焊前預熱溫度宜GTAW150200GTAW150200

44、，SMAW200250SMAW200250，層間溫度宜，層間溫度宜200350200350。焊前去除工件及坡口外表水、油、銹。焊前去除工件及坡口外表水、油、銹。D D焊接熱輸入量宜選用較小的焊接焊接熱輸入量宜選用較小的焊接線能量，控制焊接電流，適當提高焊接速度，降低線能量，控制焊接電流，適當提高焊接速度，降低電弧電壓。電弧電壓。E ET23T23國產(chǎn)鋼管國產(chǎn)鋼管GTAWGTAW根層打底焊氧根層打底焊氧化程度較嚴重，必要時可進展內部充氬維護，以免化程度較嚴重，必要時可進展內部充氬維護，以免焊縫反面氧化和燒損。焊縫反面氧化和燒損。初步建議初步建議F F焊接操作盡量多層多道焊，防止各種工藝缺陷，焊縫

45、成型良好，并對焊趾處適當修磨處置，焊接操作盡量多層多道焊，防止各種工藝缺陷，焊縫成型良好，并對焊趾處適當修磨處置，以降低應力集中程度和啟裂源；采用對稱焊、跳焊、退焊等焊接順序，從而降低熱輸入并使以降低應力集中程度和啟裂源；采用對稱焊、跳焊、退焊等焊接順序，從而降低熱輸入并使焊接應力盡量抵消。采用回火焊道即對焊趾覆層或焊接應力盡量抵消。采用回火焊道即對焊趾覆層或GTAWGTAW重熔。重熔。G G假設不能焊后立刻熱處置可先進展假設不能焊后立刻熱處置可先進展300350300350的后熱處置，依構造拘謹情況可適當延伸的后熱處置，依構造拘謹情況可適當延伸保溫時間或提高保溫溫度，以到達去氫并防止冷裂紋的

46、產(chǎn)生。保溫時間或提高保溫溫度，以到達去氫并防止冷裂紋的產(chǎn)生。H H假設進展焊后熱處置，應盡能夠避開假設進展焊后熱處置，應盡能夠避開T23T23鋼再熱裂紋敏感溫度區(qū)間，或采用中間中溫回火鋼再熱裂紋敏感溫度區(qū)間，或采用中間中溫回火580580左右，從而降低高溫左右，從而降低高溫720730720730回火的時間，另外應盡能夠加快敏感溫度升溫暖回火的時間，另外應盡能夠加快敏感溫度升溫暖降溫的速度，以減少降溫的速度，以減少T23T23焊接接頭在再熱裂紋敏感溫度內停留的時間，到達降低再熱裂紋敏感焊接接頭在再熱裂紋敏感溫度內停留的時間，到達降低再熱裂紋敏感性的目的。性的目的。T23T23管的鰭片和嵌板塊焊接管的鰭片和嵌板塊焊接 鰭片與嵌板塊均為鰭片與嵌板塊均為SA387-Gr12CL1SA387-Gr12CL1，焊接資料宜選用，焊接資料宜選用GTAW TIG-R30GTAW TIG-R30，SMAWSMAW為為E5515-B2E5515-B2或或AWS SFA-5.5 E8018.B2AWS SFA-5.5 E8018.B2，焊材規(guī)格宜用，焊材規(guī)格宜用2.5mm2.5mm，能夠條件下盡量采用，能夠條件下盡量采用GTAWGTAW。其他焊接工藝參。其他焊接工藝參照照1 1執(zhí)行。執(zhí)行。T2