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锅炉炉管焊接及探伤问题浅析【摘要】锅炉产品制造过程实施监造工作对保证产品质量具有很大的意义。国家对锅炉产品采取强制检验，对锅炉产品在前期设计和生产中采取全程监理的监督工作，特别关注产品工艺设计及生产过程，确保产品合格交付。【关键词】锅炉安全无损检测X光射线工艺文件引言：锅炉已经成为工业生产和人们日常生产中普遍存在并广泛应用，在国民经济中起着重要的作用。目前广泛应用于电力、机械、冶金、化工、轻工等行业及日常生活中。（本文只根据个人理解对锅炉管的焊接和探伤进行分析）根据2001年国务院对机构调整后的国家质检总局赋予的“会同有关部门建立重大工程设备质量监理制度”的职能的要求,国家质检总局担负起了建立统一的设备监理法律体系的任务。通过建立统一的设备监理制度,变原来的各工业部门、设备成套管理部门各自为政为国家质检总局和国家发改委统一管理,将各个行业转化为设备监理的21类专业,涵盖了所有设备工程,确保工程监理的工作贯彻到实际汇总，发挥监理工作事前控制，事中控制，事后控制特点，监理工作的重点就是按照标准及客户的要求，对生产过程进行规范，严格规范操作工序，使产品的生产过程符合规范中要求的流程，从而有效保证产品质量，锅炉产品的监理工作也是如此，在此对监造过程中发现并解决处理的问题进行描述，分析其中的原因，避免类似问题的出现达到保证产品质量的目的。1、在监理工作中遇到工厂此种情况，由于工厂没有生产圆筒式加热炉的经验，在进行盘管焊接的过程中，对盘管的焊接顺序没有制定合理的工艺，导致操作时盘管的焊接顺序安排混乱，后期操作过程中无法进行焊接，互相遮挡，相邻两根盘管的距离只有5-6CM（见下图5），后续焊接工具无法操作，工艺上不能保证氩弧焊打底的要求，在此种情况下，工厂擅自改变盘管的焊接工艺，原焊接工艺采用氩弧焊打底、手把焊条焊进行填埋盖面改为全部使用手把焊工艺，手把焊接操作时存在很多不稳定的因素，同时焊接完成后必须彻底清除焊缝根部凝固的焊渣，针对现场焊接来说，由于空间存在局限性，焊渣做不到完全清理。采用氩弧焊打底焊接不仅可以保证盘管焊接根部的成型同时可以保证焊接的质量。其原因在于氩弧焊气体保护可以有效隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响，减少合金元素的烧损，以利于得到致密、无飞溅、质量高的焊接焊缝质量。工厂擅自对焊接工艺进行改变，部分盘管的焊接未进行氩弧焊打底，直接采用手把焊焊接（见下图1、2），而标准SY/T5262-2000中11.4.5条中明确要求（对于设计压力大于或等于6.3MPa的水套炉盘管的手工焊对接焊缝、角焊缝应采用氩弧焊打底）。氩弧焊打底焊的优点：焊接质量好，选择合适的焊丝，焊接工艺参数和良好的气体保护就能使根部得到良好的熔透性，而且透度均匀，表面光滑、整齐。不存在一般焊条电弧焊时容易产生的焊瘤、未焊透和凹陷等缺陷。焊接效率高，在管道的一层焊接中，手工氩弧焊为连弧焊。而焊条电弧焊为断弧焊，因此手工氩弧焊可提高效率2-4倍。因不需清理熔渣和修理焊道，则速度提高更快。在第二层电弧焊盖面时，平滑整齐的氩弧焊打底层非常利于电弧焊盖面，能保证层间良好的融合，尤其在本次针对的炉管小直径管的焊接中，可以发挥其优点，效率更显著。容易掌握，手工电弧焊根部焊缝的焊接，必须由经验丰富且较高技术水平的焊工来担任。才用手工氩弧焊打底，一般从事焊接工作的工人经过短时间训练，基本上都能够掌握，易于操作。变形量小的特点，氩弧焊打底时热影响区的面积就小，对于焊剂区域的变形量小，变形量小残余应力也就相应的小，对于焊缝的性能有良好的保证。当然氩弧焊也有自身所无法克服的缺点，如：因为热影响区域大，工件在修补后常常会造成变形、硬度降低。砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边、或者是结合力不够及内应力损失等缺点。尤其在精密铸件细小缺陷的修补过程在表面突出。在精密铸件缺陷的修补领域可以使用冷焊接来替代氩弧焊，由于冷焊机放热量小，较好的客服了氩弧焊的缺点，弥补了精密铸件的修补难题。氩弧焊与焊条电弧焊相比对人身体的伤害程度要高一些，氩弧焊的电流密度大，发出的光比较强烈，它的电弧产生的紫外线辐射，约为普通电焊条的5-30倍，红外线约为焊条电弧焊的1-1.5倍，在焊接是产生的臭氧含量较高，因此，尽量选择空气流通较好的地方施工，不然对身体有很大的伤害。氩弧焊的作用体现在：适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。在这里对于锅炉用管的焊接，具备良好的成型效果，返修率低，操作简单，标准中对此也做了明确的规定。2、由于操作空间的影响，组对焊接的盘管焊缝焊层接头未错开（见下图1、2），不符合SY/T5262-2000中11.4.6条的要求，而且，焊缝存在较多的余高超标和咬边现象（见下图3）。焊缝余高是在最后一层焊接中起到保温缓冷的作用，对于细化晶粒、减少焊接应力起到很大的作用，同时也是气孔等杂物的收集区。然而余高过高的坏处也是非常可怕的，压力容器的运行过程不希望本体内有突变，造成局部应力集中。另外余高内部可能缺陷，这种缺陷很可能是产生疲劳裂纹的根源，有裂纹源-疲劳扩展-断裂在中国和日本曾经联合做过的是试验证明，余高过高的设备比打磨后没有余高的设备平均寿命短2-2.5倍。所以余高的清理和打磨必须按照规范和图纸要求进行。3、前面我们提到，工厂没有生产盘管的经验，导致工艺无法执行，仓促完成的盘管焊接存在空间狭小的问题，盘管在组对焊接中留给后续工作的空间极小，X射线探伤工作根本无法进行，对后续的焊缝探伤造成严重影响（如图5、6）。加热炉执行标准SY/T5262-2000中关于盘管无损检测方法的要求为：盘管应进行100%射线探伤或为20%射线探伤复检+100%超声波探伤检测。如果采用射线100%探伤检查焊缝质量，则根据JB4730.2-2005中关于小直径管环向对接接头的透照次数和透照距离作出如下规定:○1当T/DO＞0.12时，相隔120°或60°透照3次。垂直透照重叠成像时，一般应相隔120°或60°透照3次。其中：T=12mm:为管体壁厚DO=89mm：为管体外径计算如下：T/DO=12÷89=0.135＞0.12所以：符合以上规定，按照相隔120°或60°透照3次。但是实际情况为管体相隔太近，无法透照。JB4730.2-2005中也给出一条，为：由于结构原因，不能进行多次透照时，可采用椭圆成像或者重叠成像方式透照一次，鉴于透照一次不能实现焊缝全长100%检测，可以采取多种有效措施扩大缺陷可检出范围，并保证底片评定范围内黑度和灵敏度满足要求。○2射线源到工件表面最小距离的确定此锅炉盘管的无损检测采用AB级射线检测技术,即:F≥10d-b2/3其中：f：为射线源至工件表面的距离d：为有效焦点尺寸b：为工件至胶片的距离通过下图我们可以看到，透照距离即射线源到工件表面的距离f为500mm。现场盘管焊接后不能保证透照距离500mm，按照工厂提供的与客户签订的技术方案《卧室常压水套加热炉技术规格书》中6.3.1的要求：卧式常压水套加热炉设计、制造执行SY/T5262-2000火筒式加热炉规范，按照标准要求，盘管的探伤执行20%射线加上100%的超声波检测。现场实际操作中，20%的射线检测可以满足，100%的超声检测不易进行，原因在于超声波检测也需要可以操作的空间，现场操作中，我方监理人员监督见证无损检测过程，对无损检测试块的校验，设备的校验，人员资质的审查，现场操作的规范性都进行见证，对不易进行操作的区域要求采用不同的检测角度，进行检测，确保超声波检测可以覆盖100%区域。综上所述，问题的出现是由于工厂工艺文件制定缺乏可操作性和现场操作实际经验的匮乏，针对上述问题提出一点个人意见，仅供参考：1、制定合理的焊接工艺，工艺文件应该以现场人员可以规范操作为基础，对盘管的焊接顺序重新设置，避免出现下图4中所有管穿入互相遮挡，增加操作难度，出现焊接死角的情况，采取从左至右（或者从右至左）依此焊接，每焊接完成一道或者一排焊口（以不遮挡下道工序操作为重点），及时进行外观修复和无损检测检验，合格后进入下一道或者一排焊口的组对焊接，这样的优点在于，焊口焊接的时候容易进行焊接操作，焊条焊把可以最大化的接近焊接区域，盘管对手臂的遮挡范围缩小，焊缝外观及焊瘤容易通过打磨去除，焊缝成型美观，无损检测工序易于操作，X光机可以进行探伤透照，焊缝内部焊接质量得到进一步保证，如遇到焊缝不合格情况，易于返修作业，角磨机可以接近焊缝进行缺陷清理。2、盘管焊接的对口焊，要采用氩弧焊打底，焊条手把焊盖面，环焊熔敷焊的操作方法，避免出现图1、2中未使用氩弧焊打底，且焊接无搭接，直接焊满焊缝的情况。氩弧焊打底是焊缝底部焊接质量的保证，不合格焊口返修会大大降低，而熔敷焊通过环向焊接，后一道焊缝温度可以对前一道焊缝的性能进行一个热处理过程，使其应力在下一道焊缝温度的热处理下得到有效释放，进行可以最大化的消除焊接过程中产生的应力作用，避免出现冷裂纹，金属膨胀等危害性缺陷。附照片图1：未使用氩弧焊打底，且焊接无搭接，直接焊接。图2直接使用焊条手把焊，未使用氩弧焊打底焊接。图3焊缝余高严重超标，而且外观粗糙、不圆滑。图4盘管焊接顺序不合理。图5焊接后间距太小，影响后续探伤工作。图6焊接后间距太小，影响后续探伤工作。参考文献：[1]GB/T150-1998[2]GB/T4730-2005