爐管在長期服役過程中,會產生不同類型的冶金損傷、形變和破壞,必須對嚴重損傷和失效部位進行更換。由此提出了新舊爐管的焊接課題。尤其是冶金損傷的爐管,其焊接性很差,給焊接帶來了很大困難。


一、對損傷爐管焊接性分析


  1. 損傷爐管內壁存在著滲碳、氧化和受腐蝕層,其常溫下的塑性和韌性顯著下降,失去了對裂紋產生和擴展的阻力,在焊接應力作用下,極易形成裂紋。


  2. 滲碳層較厚的爐管與新爐管焊接時,待焊處存在著滲碳與未滲碳的兩種鋼材,其密度和線脹系數有很大差異,容易造成很大的局部應力,進而產生裂紋。


  3. 因服役而組織老化的爐管,其管壁心部組織的碳化物分布形態已發生改變,晶內彌散碳化物的聚集及晶界碳化物呈網狀片,使舊爐管的強度和韌性下降,一旦內壁形成裂紋,會迅速擴展至穿透整個管壁。


  4. 焊接修復由于變形、彎曲或膨脹而失效的爐管過程中,焊接時接頭組對會發生錯邊和中心偏移,引起較大的應力集中。


二、損傷爐管的焊接修復工藝


  1. 焊前準備 


    對接焊時,坡口處要加工成60°~65°夾角,對口間隙為2.5mm;坡口待焊處20mm端應采用砂輪打磨,爐管內壁層厚至少去除0.5mm。外壁淺層修磨;坡口及待焊區附近表面須通過著色滲透檢測,確認無微裂紋存在,方可施焊。


  2. 組對裝配 


    損傷爐管由于材料變脆,本身又處于復雜的應力狀態,對接接頭組對裝配時,應盡量避免錯邊,尤其要嚴格控制單方向偏移錯邊;當管壁厚度不等時,適當修磨多余壁厚成斜坡,盡量保持組對時管壁厚度均勻一致;焊接修復時使用吊索或支承裝置,使下部爐管不承受重力,保持低的初始應力狀態,直到組焊全過程結束。


  3. 焊接修復中注意事項 


    底層焊要保證熔透均勻,避免產生裂紋;爐管上的同一條環焊縫,宜由兩名焊工同時進行對稱焊;若由一名焊工施焊時,爐管的后半圈可分段焊,以減緩焊接應力集中。收弧處要避免設計在錯邊嚴重的部位,注意收弧技術,使用電流衰減裝置,且要填滿弧坑,防止產生弧坑裂紋。


  上述焊接修復工藝,適用于管內滲碳層厚度小于1.0mm的爐管或變形、彎曲不嚴重的爐管。對于嚴重損傷或滲碳層厚度在1.0mm以上的爐管,其潛在微裂紋較多,材料韌性下降顯著,焊接修復難度很大,往往需要采取更換新爐管的方法來解決。有時也可用高溫預熱方法焊接滲碳較為嚴重的爐管,預熱溫度為750℃,焊后保溫。其目的是改善待焊接頭處塑性,使爐管在具有塑變能力的溫度下完成焊接,防止裂紋的形成。







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