CN104551526A - 集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法，该修复方法包括：S1、对所述集箱设备焊缝进行检测，以确定焊缝内部裂纹的定位深度；S2、根据所述焊缝内部裂纹的定位深度，对确定有所述裂纹的焊缝进行挖除形成焊缝坡口，以去除所述焊缝内部的裂纹；S3、对所述焊缝坡口进行填充焊接；S4、对填充焊接后的修复焊缝进行热处理。该集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法能够有效地修复焊缝内部的各种类型的裂纹，并保持集箱设备性能的完整性。

Description

集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法

技术领域

本发明涉及裂纹修复技术领域，具体地，涉及一种集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法。

背景技术

目前，由于超临界机组和超超临界机组具有显著的节能和改善环境的效果，并具有较高的热效率，在发电领域得到了广泛的应用。另外，由于新型的铁素体耐热钢P92具有更优的耐高温强度和抗蠕变性能、更优良的耐腐蚀和抗氧化性能，使得其在超超临界机组的高温集箱设备(包括集箱和相应的连接蒸汽管道、以及将集箱和集箱以及将集箱和蒸汽管道连接的焊接接头)的制造中得到越来越广泛的应用。

通常，采用P92制造的超超临界机组高温高压集箱(以下简称P92集箱)结构复杂，运行参数高(605℃/26.25MPa)且风险大。在一些实际服役的锅炉中，先后发现P92集箱的焊接接头及其现在安装焊缝内部存在微裂纹、裂纹及其他超标缺陷，并且随着服役时间延长，裂纹有不断扩大的趋势，使得集箱存在较大的隐患和风险，从而严重影响锅炉设备的安全运行。此外，由于P92属于高合金材质，其本身存在一定的焊接冷裂纹倾向，使得其焊接性较差，从而更使得焊接接头内部缺陷尤其是细微裂纹的消除变得十分困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法，该集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法能够有效地修复焊缝内部的各种类型的裂纹，并保持集箱设备性能的完整性。

为了实现上述目的，本发明提供一种集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法，该修复方法包括：S1、对所述集箱设备焊缝进行检测，以确定焊缝内部裂纹的分布及定位深度；S2、根据所述焊缝内部裂纹的分布及定位深度，对确定有所述裂纹的焊缝进行挖除形成焊缝坡口，以去除所述焊缝内部的裂纹；S3、对所述焊缝坡口进行填充焊接；S4、对填充焊接后的修复焊缝进行热处理。

通过上述技术方案，由于可通过检测来确定焊缝中裂纹的深度大小等特性，随后，通过挖除的方式将裂纹处的焊缝金属进行清除以形成焊缝坡口，随后对该焊缝坡口进行填充焊缝，并对焊接后的填充焊缝进行热处理，从而在有效去除并修复焊缝内部的各种类型的裂纹同时，能够保持集箱设备性能的完整性，使得集箱设备的安全稳定性得到进一步提升。

优选地，在步骤S1中，采用超声波检测并结合超声衍射时差法对所述集箱设备的焊缝进行检测。

优选地，在步骤S2中，加工所述焊缝坡口的两侧面以在两侧面上分别形成焊接坡口面。

优选地，采用机械车削的方式对集箱设备的焊缝整周车削，以形成所述焊缝坡口并形成所述焊接坡口面。

进一步地，对所述焊缝坡口进行超声波检测和渗透检测，以确保缺陷被清除。

优选地，所述焊缝坡口的界面形状形成为U型槽，该U型槽的深度在焊缝径向方向上稍大于所述缺陷的定位深度，该U型槽的槽口宽度大于所述焊缝的宽度。

优选地，步骤S2中，对所述集箱设备的受到所述焊缝热影响的区域进行挖除。

优选地，步骤S3中，在进行填充焊接前，对所述焊缝坡口进行预热处理。

优选地，步骤S3中，对所述焊缝坡口以焊层叠加的方式进行填充焊接，且在每个焊层上焊接至少三道焊缝，同时在所述至少三道焊缝中间预留退火焊道。

优选地，对所述修复焊缝热处理的温度低于该修复焊缝侧部的集箱与接管连接处的角焊缝的临界温度，并延长所述修复焊缝热处理的保温时间。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的集箱设备的结构示意图；

图2是本发明的形成有焊缝坡口以及焊接坡口面的集箱设备焊缝的结构示意图；

图3是本发明的集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法的具体流程示意图。

附图标记说明

1-集箱，2-焊接接头，3-接管，4-新焊缝坡口面，5-旧焊缝坡口面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所述，本发明的集箱设备包括集箱1和将集箱1与其他管道或者将集箱1与其他集箱相互连接的焊接接头2，也就是，焊接接头2处形成有焊缝，同时，集箱1的外表面上连接多个接管3。在集箱设备服役中，焊接接头2的焊缝中易存在微裂纹、裂纹等缺陷，因此，本发明提供一种集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法。

如图2和3所示，本发明的所述焊缝内部裂纹修复方法包括：S1、对所述集箱设备焊缝进行检测，以确定焊缝内部裂纹的定位深度；S2、根据所述焊缝内部裂纹的定位深度，对确定有所述裂纹的焊缝进行挖除形成焊缝坡口，以去除所述焊缝内部的裂纹；S3、对所述焊缝坡口进行填充焊接；S4、对填充焊接后的修复焊缝进行热处理。

由于通过检测可以准确地确定焊接接头2的焊缝中不同分层处裂纹的大小、分布深度等特性，并可以通过挖除的方式将裂纹处的焊缝金属进行清除以形成用于随后进行修复焊接的焊缝坡口，在焊缝坡口形成后，可以对该焊缝坡口进行填充焊缝，并对焊接后的填充焊缝进行热处理，从而在有效去除并修复焊缝内部的各种类型的裂纹同时，能够保持集箱设备性能的完整性，使得集箱设备的安全稳定性得到进一步提升。

进一步地，在本发明的焊缝内部裂纹修复方法中，为了更准确地检测焊缝中的裂纹，优选地，在步骤S1中，采用超声波检测并结合超声衍射时差法对集箱设备的焊缝，例如焊接接头2处的焊缝，或者集箱1和蒸汽管道连接处的焊缝进行检测，以清楚地掌握缺陷性质、位置和大小，为随后完全消除缺陷以及对修复缺陷后的集箱设备的安全评估奠定良好基础。

优选地，在步骤S2中，对存在裂纹的焊缝挖除形成焊缝坡口后，为了进一步便于随后进行的填充焊接，并提高填充焊接的质量，对所述焊缝坡口的两侧面进行加工以在该两侧面上分别形成焊接坡口面。如图2所示，新形成的焊缝坡口的宽度大于原焊缝的宽度，使得所述焊缝坡口的新焊缝坡口面4之间的距离宽于旧焊缝坡口面5之间的距离，从而便于随后的填充焊接。需要注意的是，在进行填充焊接前，优选地确保消除焊缝坡口面底部的毛刺，以使焊缝坡口面平整。

另外，为了便于焊缝坡口的形成，本发明的焊缝内部裂纹修复方法中，根据裂纹缺陷的位置、尺寸以及深度，确定挖除的范围后，优选地采用机械车削的方式对集箱设备的焊缝整周车削，以形成所述焊缝坡口并同时形成所述焊接坡口面。

另外，为了进一步确定裂纹缺陷是否完全消除，并确保修复焊接后的部件的质量，优选地，在所述焊缝坡口形成后，对所述焊缝坡口优选地进行超声波检测和渗透检测，以确保缺陷被清除。当然，在此也可以采用其他的缺陷检测方法来检测是否还存在裂纹，具体根据实际施工作业来选择，例如，如图3所示，在本发明的可替换实施方式中，在对焊缝坡口进行填充焊接前，采用渗透检测(PT)或磁粉检测(MT)对所述焊缝坡口进行检测。

进一步地，在一种具体实施方式中，如图2中的新焊缝坡口面4所示，本发明的所述焊缝坡口的界面形状形成为U型槽，该U型槽的深度在焊缝径向方向上稍大于所述缺陷的定位深度，以优选地清除缺陷周围的金属组织，该U型槽的槽口宽度大于所述焊缝的宽度，同理，以优选地清除原焊缝周围的金属组织。这样，U型槽形式的焊缝坡口可以利于填充焊缝的形成，使得填充焊缝与周围的焊接接头具有良好的结合性和稳定性。

例如，在本发明的一种具体应用实施方式中，在原焊缝表面宽度约30mm的情形下，根据检测到裂纹的位置、深度和大小，对焊接接头2整周车削深度约60mm，拟定挖除宽度40mm，以形成U型的焊缝坡口，并同时直接加工出U型坡口。该挖除过程的控制要点包括：根据检测结果，清楚掌握缺陷的位置、尺寸、深度，挖除的范围等；车削至接近缺陷埋藏最深深度时，应减小进刀量；缺陷挖除过程中仔细观察缺陷露头情况，必要时暂停挖除工作，进行渗透(PT)检验，并记录缺陷的位置、形貌、尺寸；挖除过程中随时用直探头或小直径精密测厚仪探头进行超声波(UT)检测和壁厚测量，如条件允许，用斜探头从两侧进行试探；缺陷挖除后进行UT和PT检验，确保缺陷完全消除；坡口加工完成后，用小进刀量走一刀，消除坡口特别是底部的毛刺、车削沟槽；检查坡口尺寸，确定是否适合焊接，若不适合，则继续加工坡口直至合格。

另外，为了确保车削的质量，如图3所示，优选地，在裂纹缺陷挖除之前，对集箱设备进行固定定位。具体地，在一种应用实施方式中，可以将热处理加热片包覆范围内的支吊架拆除。随后，选定合适的支撑点固定集箱，以防止在挖除裂纹缺陷、焊接和热处理过程中产生位移和变形。同时，对焊缝坡口两侧的管屏固定牢固，防止挖除缺陷过程中产生移动使得过热器管角焊缝出现裂纹等危害性缺陷。

此外，为了提高对焊缝坡口的填充焊接的质量，优选地，在步骤S2中，对所述集箱设备的受到所述焊缝热影响的区域进行挖除，例如，可以对焊接接头的原焊缝两侧的部位在车削形成焊缝坡口的同时一并车削掉，从而消除受到原焊缝热影响的上述部位对新的填充焊缝的影响。

另外，在进行填充焊接前，优选地对焊接坡口面进行修整，例如，可使用角向砂轮机等轻便工具对坡口表面平整，使得焊接坡口面不存在裂纹、分层、夹杂、坡口破损及毛刺等缺陷。另外，坡口及其内外壁两侧15～20mm范围内应将水、油、漆、垢和氧化皮等杂物清理干净，直至露出金属光泽，并用丙酮将坡口及两侧50mm范围内重新洗净。

进一步地，为了提高填充焊缝与焊接坡口面的结合，确保焊接质量，优选地，步骤S3中，在进行填充焊接前，对所述焊缝坡口特别是焊接坡口面进行预热处理。例如，在一种具体应用实施方式中，填充焊接前的预热温度推荐为200～250℃，推荐的层间温度为200～300℃。预热温度和层间温度的测量采用红外测温仪测量。进一步地，焊接坡口面升温到200～250℃以后至少恒温30min方可施焊。

此外，在步骤S3中，也就是进行填充焊接时，对所述焊缝坡口以焊层叠加的方式进行填充焊接，且在每个焊层上焊接至少三道焊缝，同时在所述至少三道焊缝中间预留退火焊道。

具体地，本发明的焊缝内部裂纹修复方法中，优先采用手工电弧焊工艺进行填充焊接。焊接时每层焊道厚度的控制不大于焊条直径，焊条摆动的幅度最宽不得超过焊条直径的3倍。焊接一层至少三道焊缝，中间宜有一“退火焊道”，以利于改善焊缝金属组织和性能。另外，手工电弧焊工艺优先采用两人对焊时，此时，注意不得同时在一处收焊接头，以免局部温度过高影响施焊质量。进一步，焊接中应将每层焊道接头错开10～15mm，同时注意焊道尽量平滑，便于清渣和避免出现“死角”。每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷等将焊渣、飞溅等杂物清理干净，特别是中间接头和坡口边缘处的杂物，检查合格后，方可焊接下一层焊层。此外，焊接过程中应注意避免杂物，例如保温棉等异物落入焊缝中。优选地，焊接应当一次完成，避免中间长时间中断，并在焊缝整体焊接完毕后，需将焊缝表面焊渣、飞溅清理干净，随后按工艺规定要求进行焊后热处理，即进行步骤S4。

此外，在本发明中，填充焊接材料优选地在使用前应进行烘焙(350℃×2h)，重复烘焙次数不得超过两次。焊条使用前应装入保温温度为80℃-110℃的专用保温筒内，随用随取，一次不得超过3根。

进一步，在步骤S4中，为了防止修复焊缝热处理过程中对其他部位造成不利影响，优选地，对所述修复焊缝热处理的温度低于该修复焊缝侧部的集箱与接管连接处的角焊缝的临界温度，并延长所述修复焊缝热处理的保温时间，例如，在一种具体应用实施方式中，修复焊缝焊后热处理温度推荐为760℃，然而，该温度接近集箱与接管的角焊缝的A_C1点，如按此执行将对相邻的接管带来风险，因此，本发明中，将修复焊缝的热处理温度设置为750℃，同时通过延长保温时间获得补偿效果，从而兼顾修复焊缝、原焊缝和修复焊缝两侧的接管的角焊缝的性能。

通常，由于集箱的空间尺寸狭窄，结构复杂，有三通且两侧有大量的T92接管，使得集箱的结构不对称，从而给热处理带来很大困难，采用通常的绳式加热器或片状加热器均不能够满足现场要求。因此，在本发明中，优选地，如图3所示，根据有限元模拟温度场计算，并设计加工专用异形加热器来全面覆盖填充焊缝及其周围区域，以满足温度场控制要求。

最后，如图3所示，在热处理结束后24小时，对填充焊缝进行超声、磁粉、硬度、金相组织检查；如超声、磁粉检验未发现超标缺陷；硬度在190-220HB范围内，金相组织为回火马氏体，则检验结果表明缺陷消缺完全，焊接接头的性能良好，质量优良，满足规程要求。

因此，通过本发明提供的集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法，可以有效地消除集箱焊缝裂纹的重大安全隐患，提高集箱焊接质量，确保锅炉运行的安全、可靠、经济性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种集箱设备的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，该修复方法包括：

S1、对所述集箱设备焊缝进行检测，以确定焊缝内部裂纹的分布及定位深度；

S2、根据所述焊缝内部裂纹的分布及定位深度，对确定有所述裂纹的焊缝进行挖除形成焊缝坡口，以去除所述焊缝内部的裂纹；

S3、对所述焊缝坡口进行填充焊接；

S4、对填充焊接后的修复焊缝进行焊后热处理。

2.根据权利要求1所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，在步骤S1中，采用超声波检测并结合超声衍射时差法对所述集箱设备的焊缝进行检测。

3.根据权利要求1所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，在步骤S2中，加工所述焊缝坡口的两侧面以在两侧面上分别形成焊接坡口面。

4.根据权利要求3所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，采用机械车削的方式对集箱设备的焊缝整周车削，以形成所述焊缝坡口并形成所述焊接坡口面。

5.根据权利要求3所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，对所述焊缝坡口进行超声波检测和渗透检测，以确保缺陷被清除。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，所述焊缝坡口的界面形状形成为U型槽，该U型槽的深度在焊缝径向方向上稍大于所述缺陷的定位深度，该U型槽的槽口宽度大于所述焊缝的宽度。

7.根据权利要求1所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，步骤S2中，对所述集箱设备的受到所述焊缝热影响的区域进行挖除。

8.根据权利要求1所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，步骤S3中，在进行填充焊接前，对所述焊缝坡口进行预热处理。

9.根据权利要求1或7所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，步骤S3中，对所述焊缝坡口以焊层叠加的方式进行填充焊接，且在每个焊层上焊接至少三道焊缝，同时在所述至少三道焊缝中间预留退火焊道。

10.根据权利要求1所述的焊缝内部裂纹修复方法，其特征在于，对所述修复焊缝热处理的温度低于该修复焊缝侧部的集箱与接管连接处的角焊缝的临界温度，并延长所述修复焊缝热处理的保温时间。