焊接工艺调查复习过程.ppt

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1、焊接工艺调查22、调查分析2.1宏观检查泄漏处位于#3高压进汽插管焊缝靠插管侧熔合线处，是一条长约3/4圆周的裂纹，1/4裂纹已贯穿，见图1。裂纹图1#3高压进汽插管焊缝裂纹形貌插管缸体2021/9/93图2高压进汽插管结构图进汽插管插管焊缝接高压导汽管高压外缸2021/9/94图3插管焊缝结构图插管侧和缸体侧母材坡口上分别是约8mm和15mm的镍基焊条过渡层，焊缝中间是用镍基焊材填充。焊缝裂纹具体处于插管镍基过渡层的熔合线上，焊接接头结构形式及裂纹位置图3。缸体中间焊缝出现裂纹处插管过渡层2021/9/95对其余7个高中压进汽插管的焊缝进行全面探伤检查，发现其余7个焊缝都存在多条宏观裂纹。裂

2、纹的分布有沿两侧熔合线和焊缝上两种。高压进汽插管焊缝裂纹最长约30mm，中压进汽插管焊缝裂纹最长约80mm，位于中压#4进汽插管焊缝靠近缸体（F22）侧焊缝表面。2.2表面探伤检验2021/9/96图4：中压#4进汽插管焊缝裂纹形貌裂纹缸体插管2021/9/97对高中压进汽插管的焊缝全部进行金相检查，焊缝金相组织均为胞状和柱状树枝晶，晶粒粗大。焊缝均存在有晶间腐蚀倾向并存在微观沿晶裂纹。图5：#1高压进汽插管焊缝组织形100×2.3微观组织检验图6：#2高压进汽插管焊缝裂纹形貌100×2021/9/98图7：#4高压进汽插管焊缝裂纹形貌100×图8：#3中压进汽插管焊缝晶间腐蚀形貌100×20

3、21/9/99图10：#4中压进汽插管熔合线及焊缝裂纹形100×图9：#4中压进汽插管焊缝裂纹形貌100×2021/9/9102.4焊接工艺调查该型号机组为引进日本三菱公司技术，高中压进汽插管焊接采用三菱公司提供的镍基合金堆焊、整体镍基合金材料填充的焊接工艺。焊接工艺要点如下：1.在插管侧坡口用ENiCrFe-1焊条堆焊约15mm的过渡层，堆焊前预热200-250℃，堆焊后740±10℃高温回火处理。2.在缸体侧坡口用ENiCrFe-1焊条堆焊约8mm的过渡层,堆焊前预热200-250℃,堆焊后未进行焊后热处理。3.插管组装到缸体后，采用ERNiCr-3焊丝打底和ENiCrFe-1焊条2021

4、/9/911填充，焊前不再预热，采用冷焊法，要求层间温度不超过150℃，焊后不再进行热处理。汽轮机厂家提供了过渡层堆焊的焊接工艺评定报告，从报告的内容看，评定的项目是齐全的，焊样经过外观检查、无损探伤、拉伸、弯曲、金相、硬度等检测，也均合格。说明过渡层堆焊焊接工艺是有合格的工艺评定为依据的。未提供焊接接头镍基焊材填充的焊接工艺评定报告。同时未见到插管焊缝的焊接记录、焊后检验等资料。2021/9/9122.5原因分析①从所了解的焊接工艺来看，缺少镍基焊材填充的焊接工艺评定报告。从现场检查情况看，所有的焊缝都存在微观裂纹，有普遍性；从微观金相组织看，焊缝金属晶粒粗大，存在晶间腐蚀裂纹，说明焊接时规

5、范较大、焊缝在“敏化温度区”停留时间较长。②堆焊层与P91钢的强度差别大，堆焊工艺执行效果不佳及热处理效果不良，会导致P91插管侧镍基堆焊界面成为强度薄弱部位。2021/9/913综上所述，认为焊接时工艺控制不当，致使焊缝金属晶粒粗大及在敏化温度区停留时间过长而出现焊缝金属的晶间腐蚀倾向，造成高中压进汽插管焊缝出现普遍的沿熔合线的晶间腐蚀裂纹及焊缝晶间腐蚀裂纹。P91钢与镍基合金界面③镍基焊缝金属与两侧母材金属的线膨胀系数差值较大，在机组启-停和变动负荷工况时，两侧母材与镍基合金界面区域形成的热应力相对较大。2021/9/914区域较大的热应力和结构残余应力，是插管焊缝沿堆焊层熔合线开裂泄漏的

6、主要原因。因此，所有焊缝已不能通过修复的方法来消除缺陷，需要：①将焊缝全部清除，重新进行焊接。②更换焊接工艺，应尽量少用或不用镍基材料焊接。2021/9/9153、焊接工艺方案P91钢属于9Cr-1Mo高强度马氏体耐热钢，主要用于亚临界、超（超）临界机组壁温不超过600℃的高温集箱和蒸汽管道。该钢具有相当高的冷裂倾向，在不预热条件下焊接裂纹达100%，当预热200～250℃时可避免冷裂纹的产生。在焊接过程中严格控制焊件的层间温度和控制焊接输入热量，焊接接头在焊后状态为高硬度的不稳定组织，必须及时焊后热处理。3.1焊接性分析2021/9/916F22属于Cr及Mo固溶强化的贝氏体热强铸钢，具有良

7、好的综合性能，主要用于工作温度≤566℃的汽轮机内缸、阀壳、喷嘴室等铸件。其碳当量为0.85-1.09%，同样具有较大的淬硬倾向，若焊后冷却速度稍高，极易产生冷裂纹。同时，还有一定的再热裂纹倾向，可通过焊前预热、控制好层间温度、低的焊接线量等措施来控制。2021/9/917一、采用同质材料作为填充金属（热焊法）P91钢与F22均属于B类钢，焊接时：1）焊材一般按与F22匹配选择，焊丝可选用TIG-