主蒸汽管线焊缝缺陷的修复

主蒸汽管线焊缝缺陷的修复

罗汝超

罗汝超

（广东省特种设备检测研究院顺德检测院）

摘要：本文针对Cr-Mo钢管线的管件修复过程，分析了珠光体耐热低合金钢的焊接工艺和措施，并根据修复后的使用情况检验了焊接方案的科学性。对类似的Cr-Mo钢的焊接有较强的指导意义和借鉴意义。

关键词：Cr-Mo；钢；裂纹；焊接工艺

一、概述

在某公司高压锅炉主蒸汽管线定期检验中，RT射线检测发现在减压站阀出口弯头处对接接头存在严重未焊透，根据《压力管道定期检验规则--工业管道》安全状况等级评定评定为4级。该管线材质为12Cr1MoV、管线规格为Φ168×18，管线工作压力：8.8MPa，工作温度：460℃，属于工业管道GC1级别。为安全起见，公司决定对该焊缝进行修复处理。

二、焊接工艺制定

2.1焊接性分析

12Cr1MoV是一种珠光体低合金耐热钢，在500°C~550°C时具有高热强度和持久强度。12Cr1MoV钢的化学成分和机械力学性能如下。

可以看出，12Cr1MoV钢具有更多的碳和合金元素，并且对硬化具有更高的敏感性，并且在焊接和热影响区中易于具有硬化结构。当焊接接头具有高刚度和应力时，可能产生冷裂纹。由于管线弯头是在高温下工作的压力部件，因此在焊接过程中应采取必要的技术措施，以确保焊接接头具有足够的热强度，以确保管线的安全运行。

2.2焊前缺陷检查确认

在管线常温下，对该处弯头的环焊缝进行100%UT超声检查，确认环焊缝存在的所有缺陷，并用记号笔标记清楚待处理。UT超声检测实施标准应符合NB/T47013.3-2015对压力设备无损检测的相关要求。

2.3焊接方法选择

当焊接Cr-Mo管时，焊接底部的质量很高，这不仅要求焊缝穿透，而且背部是齐平的，并且焊缝背面要不存在熔渣或更少的熔渣。因此，使用手工钨极氩弧焊（TIG）底漆，手工电弧焊（SMAW）填充和覆盖焊接工艺。

2.4缺陷处理及坡口打磨

对于缺陷，焊接方法用于修复，焊接采用单面“V”形槽，研磨机沿缺陷对焊缝进行抛光，严格控制沟槽的根部间隙和钝边尺寸，确保焊缝完全穿透。缺陷完成后，在焊接槽上进行100％PT着色检查，以确认缺陷已经完全抛光。其他缺陷的处理根据具体情况确定。

2.5焊接材料选择

选用手工钨极氩弧焊（TIG）：TIC-R31焊丝，焊丝直径φ2.5mm。手工电弧焊（SMAW）选用：R317（E5515-B2）电极，直径φ3.2mm，φ4.0mm。

三、焊接

3.1焊前准备

焊接前，在沟槽两侧抛光管外50mm，直至露出金属光泽，确保没有油渍，铁锈，水份，氧化物或其他有害物质。

氩弧焊用焊丝表面不得有油脂，铁锈等污垢。电弧焊的焊条在焊接前应在350~400℃下干燥1~2h，并储存在120℃的绝缘管中，并根据需要使用。

3.2焊前预热

预热温度选择为250-300°C，预热区域以焊缝为中心，预热宽度为两侧130mm。在整个焊接过程中，层间温度保持在不低于200℃。

3.3焊接参数

3.4焊接操作

1）氩弧焊打底：焊接短弧，焊枪尽可能垂直于管道表面，有利于保护氩气到焊池。焊炬和焊丝可以在横向上轻微摆动，以确保沟槽两侧的穿透。同时，应控制浴温，以防止焊缝渗透和焊接缺陷。在接合部分，应用便携式砂轮抛光电弧坑，去除电弧裂纹和电弧坑气孔等焊接缺陷，继续电弧焊接。

2）焊条电弧焊的焊接：应采用短弧焊。焊接时，焊条可用作新月形移动带。它应该在凹槽的两侧保持0.5到1秒。必须在焊接层之间彻底清洁焊渣。在缺陷的情况下，必须用手持式砂轮填充弧形凹坑以消除焊接缺陷，以避免出现裂口。层之间的接缝应交错，不得重叠。

3）焊条弧焊盖表面：焊接电流略小于填充层。应选择正确的焊条角度，移动杆应均匀分布，以防止沟槽边缘出现咬边缺陷。焊接高度必须控制在1至3毫米，以避免在使用过程中焊接接头中的应力集中。

四、焊后热处理

焊接结束时，焊接材料和近缝区域立即用绝热材料包裹，加热过程温度低于300℃。加热速率应控制在不超过60°C。如果温度高于300℃，则应将加热速率控制在不超过120℃/h。将整个肘部加热至720~740℃，恒温2小时。当冷却过程中温度高于350℃时，冷却速度应控制在不高于100℃，温度应低于350℃，应自然冷却。

五、焊接检验

当焊缝热处理后冷却至常温后进行外观检查、弯头表面及焊缝进行100%MT磁粉探伤、修复焊缝100%X射线探伤及硬度检测。MT执行标准应符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级的相关要求；RT执行标准应符合NB/T47013.2-2015Ⅱ级的相关要求；MT、RT检验合格后对修复焊缝进行硬度检测，要求焊缝金属的硬度不超过母材硬度的20%为合格（即母材硬度为HB200，焊缝硬度不得高于HB240）。

结论

该管线运行缺陷处理完毕运行近半年来，没有出现新的问题。说明这种方案对12Cr1MoV等耐热型低合金钢材的焊接修复有较强的针对性和适应性。