12Cr1MoVG 集箱三通焊縫橫向開裂原因分析及預防措施

1 概 述

某熱電聯產電站1

、 2

鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產的DG1065/18.2-Ⅱ6 型鍋爐，為亞臨界自然循環汽包爐， 單爐膛∏型布置。過熱蒸汽溫度調節采用三級噴水減溫， 再熱蒸汽溫度調節采用擺動燃燒器輔以噴水減溫， 噴水作為細調。 1

鍋爐2009 年1 月投產， 累計運行約6.5 萬h； 2

鍋爐2010 年5 月投產， 累計運行約6 萬h。

兩臺鍋爐基建分別由兩家施工單位安裝，在對兩臺鍋爐過熱器、 再熱器集箱連通管焊縫進行無損檢測普查時， 發現多道過熱器系統12Cr1MoVG 材質的集箱連通管三通焊縫表面出現橫向開裂。 每臺鍋爐過熱器系統連通管三通焊縫共有12 道， 其中1

鍋爐安裝中發現1 道焊縫有一條橫向裂紋， 開裂焊縫數量占焊縫總數量的8.3%； 2

鍋爐安裝中發現6 道焊縫環向均有多條橫向裂紋， 開裂焊縫數量占焊縫總數量的50%， 焊縫開裂位置及開裂情況見表1。 另外， 檢查中并未發現連通管其他位置存在焊縫開裂情況。

2 缺陷分析

2.1 裂紋宏觀分析

通過對三通表面著色檢測發現， 焊縫裂紋均為平行于管道軸向的橫向裂紋， 裂紋形貌如圖1 所示。 觀察發現， 裂紋從焊縫中心向兩側延伸， 部分裂紋橫跨整條焊縫延伸至母管， 裂紋開口細小， 呈直線型， 如圖1 （a） 所示。

（iii）查詢ERP數據庫可獲得子組Ey（y=1，2，…，10）中的專家數向量，X=（3，8，8，10，10，10，8，10，7，6）T。

對三通焊縫進行環切時發現， 隨著環切深度的增加， 裂紋越來越短， 開口越來越細， 直至消失。 多數開裂焊縫切削至35～40 mm 深度時裂紋消失， 少量裂紋幾乎貫穿了整條焊縫，如圖1 （b） 所示。 由此可見， 裂紋是從焊縫表面開裂， 逐漸向內延伸。

2.2 部件結構分析

對該熱電公司2

鍋爐高溫過熱器甲側入口三通焊縫取樣進行化學成分檢測， 結果見表2。由表2 可以看出， 接頭焊縫熔敷金屬的化學成分符合DL/T 869—2012 標準對R317 焊材的成分要求

。

2.3 母材可焊性及焊縫熔敷金屬化學分析

12Cr1MoVG 屬于低合金熱強鋼， 焊接性能良好

， 鋼中除基體Fe 元素外， 主要含有Mn、 Cr、Mo、 V 幾種合金元 素。 其中， Mn 可與S 形成MnS 防止熱脆現象， 提高鋼的淬透性

， 但同時具有增加晶粒粗化和回火脆性的不利影響； Cr、Mo、 V 元素可以增加鋼的淬透性， 形成的化合物具有固溶強化、 彌散強化和沉淀強化的作用

。

1

、 2

兩臺鍋爐安裝中開裂焊縫位置均為集箱三通焊縫， 且焊縫硬度值偏高， 說明三通結構需要調整以減少對熱處理效果的影響。 可采取增加三通脖頸長度的措施， 改善焊接熱處理效果，降低焊縫硬度， 提高焊縫韌性。

集箱與連通管均通過厚壁三通連接， 三通兩端連接集箱筒體， 三通上端與連通管焊接相連， 如圖2 所示。 三通底部與集箱筒體一樣，均布大量小徑管排。 連接焊縫的三通側壁厚通常大于連通管側壁厚3～5 mm， 因此三通與連通管焊縫下熔合線存在突變臺階， 且三通脖頸較短， 底部的大量小徑管排在出廠時已經焊接就緒。 當三通與連通管焊縫在進行熱處理時， 加熱裝置的布置受到限制， 同時母材的壁厚差也會對熱處理的均勻加熱造成影響， 使得焊縫的熱處理效果不佳。

2.4 斷口微觀形貌及金相組織觀察

根據裂紋產生位置、 特征及各項試驗結果分析表明， 三通焊縫裂紋屬于熱裂紋， 運行中的管道在高溫高壓介質的一次應力以及啟停機和負荷變化中形成的二次應力作用下， 焊縫內沿晶界分布的孔洞或細小結晶裂紋不斷擴展形成宏觀裂紋， 由于焊縫外表面張力最大， 所以裂紋最初沿表面開裂。

裂紋均產生于12Cr1MoVG 厚壁三通焊縫，開裂焊縫母材壁厚均≥50 mm。 通過對焊縫敷熔金屬 （R317） 化學成分進行檢測， 結果表明焊縫化學成分符合要求， 排除焊接材料錯用的可能性。 開裂焊縫硬度值高于標準值上限， 說明受三通結構及熱處理工藝等的影響， 焊接接頭的熱處理效果沒有達到要求， 使得焊縫硬度偏高， 韌性不足。 裂紋開裂部位始于較大晶粒區域， 焊接接頭焊接工藝執行不當， 焊接線能量過大， 焊接過程中熔池面積大， 在焊縫組織中形成晶粒粗大區域。

對三通開裂焊縫試樣進行顯微組織觀察， 觀察結果如圖4 所示。 從圖4 （a） 可以看出， 焊縫的組織為柱狀晶形態的回火索氏體， 未見過熱組織及淬硬的馬氏體等異常組織。 在焊縫組織中除肉眼可見的裂紋外， 還存在多處沿粗大的原奧氏體晶界分布的未形成裂紋的孔洞和微裂紋， 微裂紋長度從幾十微米至幾百微米不等， 孔洞及微裂紋內部存在氧化的情況， 說明這些微裂紋形成溫度較高， 在焊接過程中已經形成微觀不連續的缺陷， 這些特征也與掃描電鏡下看到的情況相印證。 圖4 （b） 中明顯可見分散的晶間孔穴， 也有由孔穴串集而成的晶界開裂， 并且具有熱裂紋的開裂特征。

2.5 硬度檢測分析

易知，當反饋相位使時，不能同時使而Y波導的相位調制難以實現奇偶時隙的不同步，故通常工作在開環狀態下.并且，式(10)、(11)進一步驗證陀螺奇偶時隙的輸出具有負相關性.

12Cr1MoVG 鋼中w（Mn）/w（S）=0.4/0.035～0.7/0.035=11.43～20.00。 當鋼中的w（C）=0.11%～0.125%時， w（Mn）/w（S）≥30 時才能防止熱裂紋的產生， 可見12Cr1MoV 鋼具有熱裂紋傾向

。

2.6 小 結

因此，腹腔鏡手術實際操作過程仍有一定難度，基層醫院經常會選派優秀外科醫師進修學習。但是由于許多基層醫師一心追求手術操作，忽視基本技能訓練，操作過程中存有一些不良習慣（如進出器械缺乏距離感，過快過猛；經常術中操作器械“丟失”等），讓帶教教師無法放心。加之目前醫患矛盾加劇、醫患關系復雜，在傳統意義上“師傅帶徒弟”醫學培養模式中，“師傅”更加難以放手讓“徒弟”實踐，導致進修醫師總是抱怨實際動手操作機會過少，進修學習收獲不大。針對這一點，我們在臨床帶教過程中，使用腹腔鏡模擬訓練器進行微創外科手術基本操作規范培訓，并在后期實際手術中檢驗發現，經過培訓的進修醫師各項技術水平明顯提高。

由于現場情況不具備進行破壞性試驗的條件， 未能取樣進行拉伸試驗， 因此對兩側母材及開裂的過熱器三通焊縫進行硬度測試， 結果見表3。 從表3 可以看出， 焊縫實測布氏硬度值高于DL/T 869—2012 標準的要求， 由此可見，三通焊接接頭的焊接熱處理未達到要求， 硬度偏大， 致使焊縫韌性不足。

用掃描電鏡對焊縫裂紋處斷口表面進行觀察發現， 裂紋初始開裂部位呈現典型的沿晶開裂特征， 部分區域有二次裂紋產生， 且初始開裂部位晶粒相較于其他區域明顯偏大， 如圖3所示。 焊縫在結晶后， 晶粒的大小、 方向和形態對抗裂性都有很大的影響， 晶粒越粗大， 柱狀晶的方向性越明顯， 則產生結晶裂紋的可能性就越大。 焊縫柱狀晶的生長方向一般由母材融合線附近或熔池邊緣向熔池中心生長， 與裂紋開裂方向一致

。

數學類的課程向來都是結果導向型的課程體系，那能不能將其基于工作過程系統化設計呢？吉林工程技術師范學院利用數學建模過程重構課程體系，在任務驅動模式下開發課程。應用模型分析實際問題，學生解決問題的能力得到了提升，通過實踐取得很好教學效果。除此以外，CJHJ程序設計、飯店服務學、電氣控制與PLC、電子商務物流管理、中級財務會計、電力系統分析等課程已經運用工作過程系統化實現了課程設計，相信很快會付諸于實踐。不過，如果能先對專業課程體系進行設計再來做單個課程的設計可能會收到更好的教學效果。欽州學院對油氣儲運工程開展了工作過程系統化設計改革，有效提升了學生創新能力、應用能力。

為了避免焊縫開裂， 需嚴格執行焊接及熱處理工藝， 合理控制焊接速度且避免大規范焊接， 合理、 有效布置焊接熱處理加熱裝置， 完善施工質量監督控制體系， 質量監督人員及操作人員應當切實履行職責并取得相關操作資格證書。

3 結 論

（1） 12Cr1MoVG 厚壁三通焊縫開裂主要原因是焊接過程中焊接工藝執行不當， 焊接線能量過大， 焊縫中形成晶粒粗大區域并形成熱裂紋，在循環應力的作用下不斷擴展并最終導致開裂。

(3)為與國際礦產資源資產評估規范接軌，SME成立了SME評估標準委員會，積極參與國際評估規范的商討。

（2） 通過調整三通結構， 如增加三通脖頸長度， 改善焊接熱處理效果， 降低焊縫硬度， 可提高焊縫韌性。

（3） 在焊接過程中， 應嚴格執行焊接及熱處理工藝， 合理控制焊接速度且避免大規范焊接， 保證熱處理效果， 同時完善施工質量監督控制體系。

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