鍋爐焊接中常見問題分析及處理

劉強

【摘 要】在鍋爐的使用和檢驗中會遇到很多常見故障，如果不能夠及時有效的得到處理，就會影響設備的正常運行，甚至會給人身和財產的安全帶來不必要的損失，影響正常的生產和生活，因此如何使鍋爐熱經濟性達到較高水平一直都是發(fā)電廠重點考慮的問題之一。

【關鍵詞】鍋爐；焊接；分析；處理

鍋爐在實際應用過程中，常受燃料的制約而容易出現(xiàn)壁管磨損問題、爐膛結焦問題、冷渣器問題、旋風分離器等問題。要想保證鍋爐安全可靠的運行，有必要時常對鍋爐進行焊接處理。焊接工藝是鍋爐生產過程中的一個重要環(huán)節(jié)。鍋爐的質量好壞直接與焊接工藝有關，由于焊接性能達不到要求，鍋爐在日常運行中的可靠性和安全性會降低，同時也會造成部分管件不同程度的損壞。如何更好的解決鍋爐焊接過程中常見的問題，已經成為相關企業(yè)值得思索的事情。

一、氣孔的分析及處理對策

氣孔是由于熔池中液態(tài)金屬氣體在冷卻過程中來不及析出而形成。氣孔的形成不僅使焊縫不能密實，還減低了金屬材料的沖擊韌性和彎曲等性能，從導致鍋爐破壞。氣孔的產生有以下幾個方面的原因：一、由于焊接工藝及參數(shù)選擇不當，如選擇的工藝不當使得熔池溫度降低、其存在時間過短，導致已有熔池中的氣體不能及時析出而導致氣孔存在；二、焊接坡口、焊條或焊劑受潮或未按要求進行烘干，或有油、銹等污物，在焊接過程中，其含有的水分會分解出氫氣，而該氣體在焊件冷卻前未能充分的析出，從而形成氣孔；三、由于焊接人員的操作不當，如填充金屬過多、焊條角度不對等導致氣孔的產生。

根據(jù)氣孔產生的主要原因，提出以下相應的處理對策：

（一）仔細清理坡口表面內外兩側焊接范圍內的污物，施焊時，再用丙酮擦拭干凈。

（二）焊條或焊劑在使用前應按照規(guī)定烘干，適溫后放于焊條專用保溫筒，長期保持干燥，并隨用隨取。

（三）可通過增大引弧電流，增大母材熱輸入，使熔池冷卻速度減慢，同時，沿接頭稍遠處起弧，如此可使施焊中存在的氣體有較長的時間析出。

（四）氬弧焊時，出現(xiàn)蜂窩狀氣孔時，需立即停焊，并用砂輪機打磨。

（五）采用氬弧焊焊接規(guī)格較大規(guī)格的管道時，因水冷焊矩存在故障容易出現(xiàn)氣孔。

（六）宜采用流量適中的高純度 （大于99.99%）的氬氣，同時，施焊前應注意噴嘴內壁是否清潔。

二、裂紋的分析及處理對策

在鍋爐檢驗中經常發(fā)現(xiàn)鍋筒內部預埋件焊縫、汽水擋板焊縫存在裂紋，有時也發(fā)現(xiàn)下降管、給水套管、安全閥管座等焊縫存在裂紋，偶爾還發(fā)現(xiàn)鍋筒對接焊縫存在裂紋。裂紋產生的原因是鍋爐在運行過程中受反復交變應力的作用，而交變應力產生的主要原因是：生產用汽具具有時段性，經常開、停爐，造成鍋內溫度和壓力大幅度交變；外界用氣量不斷變化，鍋內壓力也隨之不斷波動；鍋內正常運行時，燃燒調節(jié)是通過壓力變送器進行控制的，鍋內壓力不斷變化，故燃燒器在壓力變送器設定值之間頻繁啟停，造成爐膽、管板等受壓元部件溫度在一定范圍內頻繁交變 。因此可見 是由反復作用的交變應力所引起的。

針對裂紋數(shù)量較多的母材或焊絲，鍋爐焊接中常見的裂縫可以分為：熱裂紋和冷裂紋。產生裂縫的主要原因可以概括為以下幾個方面：

焊接接頭中母材含硫量高，硫在焊縫中易形成低熔共晶體，超量的碳使液態(tài)熔池嚴重偏析，尤其在收弧處雜質聚焦，在焊接接頭拉應力作用下產生結晶裂紋；原材料塑性儲備低，金相顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，熱影響區(qū)的粗品粒十分明顯，這就會導致該部位塑性下降，以至于裂縫首先在粗晶區(qū)內擴展；原材料化學成分與標準相比，其含碳量和含磷量分別達到最大值和超過標準規(guī)定，均會使母材冷脆性增加；原材料內含有較多夾雜物，已有試驗研究表明，夾雜物的硬度要遠高于母材的硬度，由于夾雜物表現(xiàn)出明顯的脆性，因此，無論是主、次生裂縫的開展的方向均沿夾雜物邊緣深入，進一步則使延遲裂縫能延伸至母材深處；焊接應力較大，焊接接頭在焊接時存在著熱應力、相變應力、約束應力，尤其是約束應力的存在，周圍材料不能自由收縮，當該應力大于材料允許應力時，很容易產生裂縫。

三、未焊透的分析及處理對策

未焊透是指焊接時接口根部的金屬未全部熔化，也指對接焊縫的深度尺寸未達到設計要求。腐蝕一般見于筒體汽空間及兩側封頭等應力集中處。鍋爐在燃燒過程中煙氣常含有一些腐蝕性氣體和腐蝕性物質，如硫的氧化物等。這些物質會對鍋爐產生強烈的腐蝕，嚴重時在很短的時間內會使鍋爐遭到損壞。當進入鍋爐的煙氣中含有二氧化硫時，其中一部分會轉化成三氧化硫，并與煙氣中的水蒸汽結合生成硫酸蒸汽，且能顯著地提高煙氣的露點溫度，在低溫金屬表面上凝結形成硫酸溶液，與堿性灰反應，也與金屬反應，因而產生腐蝕。由于經常發(fā)生在鍋爐的低溫受熱面上，故稱低溫腐蝕。低溫腐蝕的特點是均勻性腐蝕，它使管壁厚度逐漸減薄以至破裂，對鍋爐的安全運行危害性極大。 煙氣中不但有三氧化硫，而且有水蒸汽，它們相互作用會生成硫酸蒸汽，如果管壁溫度低于某一數(shù)值，硫酸蒸汽就會在管壁上凝結并產生腐蝕。主要產生未焊透的原因有以下幾個方面：

（一）由于水冷壁管在工地安裝時，管與管之間較窄，焊接操作障礙較多，因此極易產生未焊透現(xiàn)象。

（二）鍋爐在安裝時，會存在多個焊口，且各焊口不可能同時焊接，隨著焊口的相繼焊接，剩余未焊的焊口間隙就越小，甚至個別焊口之間的間隙為零。因此這些焊口在施焊中很容易出現(xiàn)未焊透現(xiàn)象。

（三）由于管道在焊接時，有時候會受到兩側管道強力擠壓，出現(xiàn)管道口的錯位，如此會造成未焊透缺陷。

（四）研究表明，焊接構件之間不開口會造成未焊透缺陷。因此，為保險起見，已有相關鍋爐檢驗部門規(guī)定：當鋼板厚度為16毫米時，焊接時必須開坡口。

四、夾渣的分析及處理對策

由于清理焊縫時，不能清理干凈而出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象。夾渣一般位于水位線附近及筒體底部 ，工業(yè)鍋爐幾乎都是以原水或軟化水作為給水，給水使鍋爐產生水垢的原因比較多。夾渣的形成過程是難溶鹽的沉積過程，當爐水溫度升高時，爐水中的鹽類發(fā)生濃縮，當其濃度超過該溫度下的溶解度時就會產生沉積。有些鹽類如硫酸鈣、硫酸鎂、磷酸鈣等則隨溫度升高溶解度下降并析出，在爐水中當二氧化硅的濃度對堿度而言偏高時也會析出；而可溶性重碳酸鹽，如碳酸二氫鈣、碳酸二氫鎂則受熱分解，產生難溶性鹽也會導致沉積。尤其是在角焊縫，清理難度大，為了避免夾渣，更要認真清渣。要控制夾渣的產生，應采取以下措施：

（一）通過適當增大焊接電流和提高電弧，使熔池內的熔渣和鐵水充分分離。

（二）對于焊條的選擇應該充分保證其質量，同時使用前注意外觀檢查，若出現(xiàn)藥皮剝落等問題則不能使用。

（三）采用合適的焊工操作以便在焊接過程中能將夾渣帶出。如對于有經驗的焊工可以從熔池的亮度特點來控制夾渣的形成，因此為了便于判斷，操作時所帶的目鏡不能太暗。

五、結語

綜上所述，本文對鍋爐焊接過程中常出現(xiàn)的焊接問題進行了分析，并提出了相應的對策。作為工程中參考，在鍋爐焊接時可以有效的杜絕一些缺陷，從而就會大大提高焊接質量，保證整臺產品的質量。

參考文獻：

[1] 楊再東，葉喜忠.鍋爐焊接的質量控制[J].焊接 2003，2：44～46.

[2] 楊松.鍋爐壓力容器焊接技術培訓教材[M].北京：機械工業(yè)出版社 2005.