(中国联合工程公司 浙江杭州 310052)
摘要：对OCrl9Ni9不锈钢管道裂纹产生原因进行了分析，并对裂纹焊接处理的有关问题进行了阐述， 同时叙述了具体挖补修复方法及焊接修复过程。
关键词：0Cr19Ni9不锈钢；晶界腐蚀开裂；工作应力；焊接裂纹；挖补修复
0 前言
电厂化学水工艺水管道规格219mm×10mm。材质为0Cr19Ni9，满负荷连续运行，同时管道振动过大，工艺水又具有较强的腐蚀性且温度又高。在管道膨胀弯的焊缝的热影响区产生了长约15Omm的纵向裂纹。
l 裂纹产生原因的分析
1.1母材及填充材料使用不当
管道使用的是0Cr19Ni9(美304)，不锈钢的化学成分为：(C)≤0．08％,(Cr)为l8.0％～20.0％,(Ni)为8.O％～10.0％，由此可知，这类不锈钢的C含量与一般的奥氏体不锈钢C含量相当，并非超低碳不锈钢．并且没有加入稳定碳化物的Ti，Nb元素。如果在焊接时没有避开450～850℃的危险温度区间，并且没有选用含Ti，Nb元素的焊接材料，就会在热影响区形成脆性大、塑性低的碳化铬，从而使热影响区、熔合线上产生晶界腐蚀裂纹。
1.2 焊接工艺不合理
焊缝较宽，成形粗糙，弧坑较大，焊趾明显咬肉。由此可以断定，焊接时所用焊条直径较大，焊接电流也较大，焊速慢，停留时间过长，没有避开450～850℃危险温度区间，道间温度控制也未见成效。这是形成晶界腐蚀裂纹的又一原因。
为了保证装置在短期内恢复运行，就对裂纹进行了直接补焊。
(1)首先做好一切焊前准备工作，在距裂纹2个端点各l0 mm处钻φ6 mm的止裂孔，以防打磨、焊接过程中裂纹蔓延。然后用角向磨光机磨出 α=60°,b=3.2 mm,p=1.5 mm 的坡口。坡口长度为止裂孔间的距离，并过止裂孔磨出焊缝与母材的过渡面，再将坡口两边的油、锈等杂物清理干净。
(2)采用ZX7—400A焊机，直流反接，焊材为A132,3.2 mm，进行打底、填充及盖面，焊接电流为1l0 A。
(3)采用灭弧焊打底、连弧焊填充及盖面，并且单道打底，双道填充，3道盖面。每层间都彻底清理，每个接头都要错开15 mm左右，确保没有缺陷。焊接方向为从左至右。焊接顺序为逐层逐道由下至上。
(4)补焊后，焊缝外观平整，且焊缝余高h≤1mm，宽度≤l4 mm，经做着色检查合格，只是热影响区的硬度超标，但是没有作为重点考虑。
(5)补焊后，设备经过26d的运行，距补焊焊缝1Omm处再次产生长15Omm的裂纹，导致泄漏，再次被迫停产。
1.3 管道振动过大
裂纹主要产生在管道膨胀弯焊缝的热影响区，这是由于在产生晶间腐蚀的同时，管道不断收缩膨胀的方向不一，管道内部工艺水压力较大引起振动．使焊缝的热影响区受到了很大的外载荷．也就是在不断增大疲劳载荷，使已经产生晶界腐蚀的热影响区加速开裂 。
1.4 内部介质腐蚀性大
漏点有严重的被腐蚀痕迹。这完全可以证明。管道在长期运行的过程中内部介质不断渗入晶间，使其加大晶界腐蚀，导致开裂。
2 挖补修复
用等离子弧将其完全割除，并且挖掉宽15Omm左右，且比可见裂纹两端各长出20mm的管道母材(必须将焊缝两侧的热影响区切除掉)，然后根据挖掉母材的尺寸，选择相同轴向、材质为0Crl9Ni11Ti、规格为200 mm×15O mm×12 mm的补丁块，对切除部位进行补焊修复。
2.1 打磨与组对
坡口尺寸：坡口角度α=6O°，预留间隙b=3.2～4.0 mm，钝边p=1.5～2.0 mm。焊接时要严格控制间隙尺寸。并且要基本一致。
2.2 焊接设备、方法、焊材及工艺参数
2.2.1 焊接设备
焊机采用ZX7—400A，或其他逆变直流、硅整流焊机，均直流反接，以使焊接过程中电弧稳定性好、飞溅小，从而进一步保证焊接质量。
2.2.2 焊接方法
采用焊条电弧焊，防止内部氧化并便于操作，节省时间。但若时间充足，最好采用TIG焊，尽管焊接设备复杂，但是温度更容易控制，不过一定要注意管内充氩保护。
2.2.3 焊材
采用A132(E一19一l0Nb一16)焊条，因Nb既可以细化晶粒，又能够与C结合生成稳定的碳化物，从而避免在奥氏体晶界形成贫铬区，大大提高焊缝的耐晶界腐蚀能力。
2.2.4 焊接顺序
点固焊焊缝位置及焊接顺序如图1所示 焊接顺序为：1—2—3—4一5—6一7—8：焊接方向：1,2段为由C，D 点向右；3,4段为由C,D点向左；5,6,7,8段为由下向上。
图1
2.2.5 焊接参数
选用φ2.5 mm焊条灭弧打底，φ3.2 mm焊条灭弧填充、盖面，以便于道间温度的控制。焊接电流见表1。
2.3 点固焊与焊接
2.3.1 点固焊
采用西φ2.5 mm焊条，对图4中A,B,C,D处进行灭弧点固焊，焊缝长度不超过20 mm。点固焊时的焊接电流与正式焊接时相同。
2.3.2 焊接
焊接方向由下向上，由左向右，对称焊接(图1)。打底焊、填充焊及盖面焊都采用灭弧焊接，且每次熄弧后冷却3～4 s后再引弧，焊条摆动幅度越小越好。一定要避免在拐弯处熄弧和引弧，否则接头就无法打磨。严格控制道间温度，每层焊完后待冷却至l00℃以下后．再焊下一层，每一层的接头都要相互错开15mm左右。
3 质量检验
工艺水管道挖补修复后，焊缝外观平整美观，余高h≤1 mm，宽度<14 mm，热影响区及焊缝硬度符合相应标准要求。对焊缝进行X射线探伤，结果达到Ⅱ级以上， 随后进行管道正常压力2MPa(20 kg/cm2 )的1.25倍的水压试验，无泄漏，合格。角焊缝应先做着色检验，无缺陷后再进行水压试验。
4 结论
工艺水管道补焊后，此化学水管道运行状况良好，至今已近12个月，补焊焊缝完好无损，足以证明前述分析正确，挖补修复是非常有效的。
参考文献
[1] J徐初雄，陈宝龄.中级电焊工工艺学[M]．北京：机械工业出版社.1994：143—162.
[2]徐初雄，陈宝龄．高级电焊工工艺学[M]．北京：机械工业出版社，1994：127—144.
论文作者:李为然
论文发表刊物:《电力设备》2016年第4期
论文发表时间:2016/6/6
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