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锅炉大度数热化开损发生端由解析

发布于:07-13


金相分析将某一开裂的G102+12Cr1MoV焊口轴向切开,对裂纹进行金相分析。发现裂纹垂直于管子外表面向内,沿原奥氏体晶界,深约2mm.自热影响区中晶粒粗大的过热区到细晶区均出现裂纹。过热区组织中存在淬火马氏体组织,说明焊接时环境温度较低,冷却速度过快。G102钢侧母材组织为回火贝氏体组织,组织未见异常。进一步进行微观检查,也得到同样的结果。由金相组织可以看出,裂纹全部沿晶开裂,符合再热裂纹的特征。



裂纹尖端金相宏观组织金属过热区内的淬火组织再热裂纹产生条件分析前提条件再热裂纹是由于材料晶内相对强化,晶界相对弱化,在应力作用下,变形主要集中在晶界上,导致晶界发生开裂。



再热裂纹产生的部位均在近缝区的粗晶区处,并属于典型的晶间断裂。裂纹均沿熔合线方向在粗晶区的奥氏体晶界发展,呈连续或断续状态。对再热裂纹敏感性大的钢,再热裂纹的产生与再热过程的加热或冷却速度无关,且都存在一个温度和时间的关系C形曲线。另外,再热裂纹的产生必须有大的焊接残余应力为先决条件,因此在拘束度大的结构或应力集中部位容易产生再热裂纹。因此,再热裂纹的产生需要有3个前提条件:再热裂纹敏感材料、较大的焊接残余应力、再次加热到敏感温度。G102钢产生再热裂纹的前提条件:a.G102钢具有再热裂纹敏感性,具备产生再热裂纹的第1个条件。



b.冷却速度快、残余应力大,同时出现裂纹的位置存在一定程度的强力对口现象,即存在一定的对口应力,具备再热裂纹产生的第2个应力条件。c.G102钢的再热裂纹敏感温度为720,通常这个环境条件难以达到。



敏感温度分析为了解决G102钢的再热裂纹问题,曾取消了焊接工艺中焊后热处理工序。而该次焊接所采用的工艺完全按照常用的焊接工艺进行,但仍然出现了再热裂纹问题。分析认为,该次与以往焊接的不同点主要是焊口位置不同、雪天施工、温度低、冷却速度快,同时存在强力对口的现象,因此焊接残余应力大。由此看来,对口应力和焊接残余应力形成的初始应力会影响再热裂纹的敏感性。



当材料一定时,再热裂纹的敏感性都可以用温度与时间的函数曲线C形曲线来表示.在C形曲线的右侧是产生再热裂纹的区域,其它的地方不产生再热裂纹,G102钢C形曲线。



G102钢再热裂纹敏感性曲线G102钢再热裂纹敏感温度为720.通常认为,低于该温度不易出现再热裂纹。而从可以看出,温度低于该温度的一定范围内也会产生再热裂纹,只是需要的时间相对长些。另外,参考文献、认为,当材料一定时,C形曲线是一定的,其实这里没有考虑初始应力水平因素。初始应力水平是焊接残余应力、结构应力、温差应力以及工作应力之和再乘以应力集中系数而得。初始应力水平越高,再热裂纹产生的时间越短,同时需要的温度越低。因此初始应力水平会改变材料C形曲线的位置,如中虚线所示,即初始应力水平会影响材料的再热裂纹敏感性,使C形曲线向左移动或向下移动。另外材料的杂质含量及成分偏差也会对C形曲线带来一定的影响。如果C形曲线在高的初使应力下向左或向下移动,那么在运行条件下,产生再热裂纹需要的温度就会容易达到。运行过程中,蒸汽温度加上炉顶可能的漏烟加热,有可能使材料再热裂纹的敏感温度降到550650.



结束语通过分析可知:锅炉过热器出口联箱接管座焊口裂纹属于再热裂纹。可根据产生的原因,采取使用再热裂纹敏感性低的材料、减小焊接过程中的残余应力、避免强力对口等措施,减少再热裂纹的产生。

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