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本文介绍了1000MW火电机组水冷壁T23/12Cr1MoV焊接裂纹的产生状况,确定裂纹性质为再热裂纹。分析了再热裂纹的产生机理、影响因素。结合现场实际情况,从温度场均匀性、组装应力、焊缝成形、伸缩自由度等几个方面分析了再热裂纹产生的原因,并采取降低温度差、减小应力集中、提高焊缝的外观工艺、采用较小的焊接线能量、增加预热和后热工艺等措施避免了再热裂纹的产生。 关键词:水冷壁;再热裂纹;防止措施
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1现状调查
TIG-R31是常用焊接材料,多年来未发现过裂纹。谨慎起见,施工单位委托郑州机械研究所做化学成分分析,结果见附表。
焊丝化学成分符合规程要求,原因分析排除了焊接材料的因素。
2原因分析
生产实践证明,珠光体耐热钢焊后进行热处理是不可缺少的重要工序。多数珠光体耐热钢在焊后并未出现裂纹,而是在焊后热处理过程中产生了裂纹,即焊接再热裂纹。
从60年代开始,国外相继报道了因再热裂纹而发生的多起事故,促使各国对再热裂纹开展了大量的试验研究。70年代初,国内也报道了因再热裂纹而导致产品失效的事故。随着珠光体耐热钢应用于压力容器和高温高压管道,关于再热裂纹的报道也时有所闻。
本文中所提及的T23/12Cr1MoV裂纹具备再热裂纹的明显特征:1)在珠光体耐热钢消除应力热处理过程中产生;2)产生的部位均在焊接热影响区的过热粗晶区,裂纹沿熔合线方向在奥氏体粗晶晶界发展;3)出现在应力集中部位。
要分析裂纹产生的原因,必须先要了解再热裂纹的影响因素。
2.1再热裂纹影响因素
2.1.1焊缝成形
由于焊缝成形影响应力集中的大小,再热裂纹易产生于应力集中的热影响区粗晶区,因而也影响再热裂纹的产生。焊缝与母材过渡不圆滑,焊缝余高过高或存在咬肉、未熔合、未焊透等缺陷,在焊后再热过程中均能诱发再热裂纹。因此焊接过程中应尽可能的控制焊缝成形,对成形不理想或存在缺陷的部位进行修补,以达到降低焊接应力的作用,从而控制再热裂纹的产生。
2.1.2组装应力
组装时采用强力组对等,都会使得焊缝处存在大的组装应力。焊后再热过程中,容易引发再热裂纹,因此组装珠光体耐热钢时要避免强力组装,以减少组装应力。
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