某厂锅炉在运行过程中,由于套管制作不合要求,导致给水管与锅炉汽包在正常工作过程中,进水管座与汽包壁温差值较大,给水管在周期变化的温差应力作用下产生了疲劳破坏;或者由于汽包的水位上下波动较大,在水位波动的范围内,形成交变温差应力,导致热疲劳裂纹的产生。
锅炉汽包的材质是15MnVR,壁厚30mm,锅炉汽包直径为1000mm,给水管材质是20钢,规格Φ89mm×7mm,套管材质也是20钢,规格为Φ108mm×7mm和p89mm×7m。
15MnVR钢具有良好的综合力学性能和焊接性,淬硬倾向不大,但该钢由于含钒,有回火脆化倾向,且有较大的时效敏感性。由于现场维修的焊接环境温度低于5℃,因此现场维修须考虑预热和热处理措施。由于锅炉汽包壁较厚,采用双面开坡口的焊条电弧）焊进行焊接修复,在锅炉汽包内、外侧采用多层多道焊。
(1)焊前准备
①在裂纹部位及其周围约50mm范围内分别进行X射线探伤和超声波探伤,确定裂纹的长度
②在锅炉汽包管座周围部位划出切割挖补界线约为Φ600mm，经确认后,用氧乙炔火焰进行切割。切割前先用履带式加热器对管座周围400～600mm范围预热,预热温度为100～150℃。然后进行保温,保温范围应超出预热范围200～300mm。
③切割坡口为双面坡口,锅炉汽包的内侧和外侧坡口如下图所示:应保证切割处无尖角等,并及时清理毛刺。
④清除坡口及附近15~20mm范围内的铁锈、水分等,手动砂轮打磨直至露出金属光泽。母材表面应光滑、平整,不能有锐角。
(2)焊接材料
①制备一块与挖补位置形状一样的填补块,材质为15MnVR,焊接坡口形状如下图。
②管接头、套管材质均为20钢,规格分别是Φ89mm×7mm(长度120mm)、Φ108mm×7mm和Φ89mmx7mm(长度60mm)。
③选用E5515(J557)、EA315(J427)低合金钢焊条,焊条,烘干温度为350-400℃,保温1～2h。
④焊接操作者须持有按“锅炉压力容器压力管道考试规定”考试合格的相应项目焊工证,且在有效期内。
(3)填补块的焊接
焊接前用履带式加热器对挖补部位、填补块进行预热。在焊修部位200～300mm范围预热,预热温度为100～150℃。受环境温度影响,预热后应有保温措施。
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