加氢换热器堆焊试板表层出现裂纹原因分析与处理

第 3 8卷第 6期 2 0 0 9年 1 1月 石油化工设备 PE TR CHEMI CAI EQUI PMENT Vo1 3 8 No 6 NOV 2 OO 9 文 章 编 号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 0 9 0 6 0 0 9 2 0 3 加 氢换热器 堆焊试板表层 出现 裂纹原 因分析与处理 薛小强 侍吉清 王 强 甘肃蓝科 化高新装备股份有限公 司 甘肃 兰州 7 3 0 0 7 0 摘要 对基 材 为 1 5 C r Mo的加 氢换 热 器 在利 用焊 条 电弧 焊堆 焊试 板 进 行 焊接 工 艺评 定 时表 层 出 现裂 纹 分析 了试板表 层产 生开 裂的原 因 提 出了处理措 施 关键 词 换热器 裂纹 分析 处理 中 图分类 号 TE 9 6 5 文 献标 志码 B An a l y s i s o f Cr a c k o n Ov e r l a y i n g S u r f a c e o n Hy dr o g e n He a t Ex c h a n g e r a nd t he Tr e a t me n t XUE Xi a o q i a n g S HI J i q i n g W ANG Qi a n g La np e c Te c hn o l o g i e s I i mi t e d La n z h ou 7 3 00 7 0 Ch i na A b s t r a c t For t he h yd r o ge n h e a t e xc ha n g e r us i n g l 5 Cr M o a s mo t he r ma t e r i a l t h e c r a c k s on o v e r l a y i n g s u r a c e we r e a na l y z e d f or i t s we l d i ng p r o c e s s a s s e s s me n t Th e m e a s ur e s t O d e a l i ng wi t h i t s c a us e we r e pr o po s e d Ke y wor ds he a t e xc ha n g e r c r a c k a na l y s i s me a s ur e 某 炼油 厂汽 油加 氢装 置 中的关键设 备 加氢 换热器 主体材质为 1 5 C r Mo 其内壁要求堆焊不锈 钢 耐蚀层 在进 行 焊 接工 艺 评 定 时 利用 焊 条 电弧 焊堆 焊 的试 板堆 焊层 表面 发现有 裂纹 为分 析裂 纹 产 生 的原 因 对 该试 板进行 了各 项检 验 并 提 出了处 理措 施一 1 堆 焊 工 艺 焊条 电弧 焊 堆 焊 试 板 基 材 为 1 5 C r Mo 过 渡 层 为 E 3 0 9 1 表 层为 E 3 4 7 L 一般 堆 焊 质 量 主要 取 决 于过 渡层 焊接 为 防止产生 裂纹 尽量 采用参 数下 限 表 1 控 制 低 稀 释 率 在 堆 焊 前采 用 丙 酮 清 理 待 堆焊 表面 过渡层 厚 不小 于 2 mm 表层 厚度不 小 于 6 mm 包括 2 mm 加 工余量 见 图 1 表层过渡层 基材 图 1 堆 焊试 板示 图 2 试板无损探伤 按 照 标 准 和 技 术 要 求 对 堆 焊 后 的试 板 进 行 了 1 0 0 超声 波检 测和 1 0 0 9 6 渗透 检测 表 1 焊 条 电弧 焊 焊 接 工 艺 参 数 及 焊 接 规 范 收稿 日期 2 0 0 9 0 6 0 2 作者简介 薛小强 1 9 7 3 一 男 甘肃天水人 工程师 学士 主要从事压力容器检验等方面的工作 第 6期 薛小强 等 加氢换热器堆焊试板表层 出现 裂纹原 因分析与处理 按 表 1所 示 的参 数 制 作 超 声 试 块 并 且 按 照 J B T 4 7 3 0 1 4 7 3 0 6 2 O 0 5 承 压 设 备无 损 检 测 加 工 了 T T 和 T 型 试 块 2 采 用 频 率 为 2 5 MHz 的双 晶 斜 探 头 和 直 探 头 耦 合 剂 为 甘 油 按文献 2 对试板进行检测 未发现超标缺陷 进 行渗 透检 测 时 选 用 DP T 一 5探 伤 剂 将 堆 焊 表面用 清洗 剂 彻 底 清 洗 干 净 渗 透 时 间 为 1 5 rai n 显像 时间 为 1 5 rai n 在 焊 接 方 向 发 现 了一 次 结 晶 界上的裂纹 用砂轮打磨去除裂纹 并观察测量裂 纹 形态及 距表 面距 离 结 果见 表 2 到 4 mm 终 止 于 过 渡 层 裂 纹 只 出现 在 堆 焊 表 层 中 表 面附近 裂纹 较粗 且为 沿 晶 而延 伸至 内部则 变 为细 而密 的 网状微 裂纹 表 2渗透检测的裂纹情况 距表面距离 mm 裂 纹形态 沿一次晶界 细 网状 无 裂 纹 3焊材和基材成分复验 焊 材熔 敷 金 属 化 学 成 分 见 表 3 基 材 1 5 C r Mo 从表 2中可 以看 出 裂 纹 从 表 面开 始 一 直 深 入 的化 学 成分见 表 4 表 3焊 材 熔 敷 金 属 化 学 成 分 质 量 分 数 表 4基材化学成分 质量分数 元 素 C s i Mn P S C r Mo 质量分数0 1 6 0 3 0 O 7 0 0 0 3 0 0 0 3 0 1 1 0 0 5 0 4 试板取样检验 格 在 弯 至 9 O 1 0 0 时 便 出现 了数 条 裂 纹 塑 性 未 达 到要 求 测 得 的 表层 铁 素体 质 量 分 数 为 6 3 9 0 1 O 1 7 4 达 到 了技 术 要 求 中 的 3 1 O 的 上 限 表层化 学 成 分 分 析 结 果 见 表 6 可 以看 出杂 按照 文献 3 要 求对 该试板 进行 试验 弯 曲试 验 质 P质 量 分 数 为 0 0 4 3 超 过 0 0 3 5 趋 于 上 结果 见表 5 可 以看 出 有 1件试 板 横 向 大侧 弯 不合 限 其 余元 素 质量分 数 正常 表 5试板弯曲试验结果 堆焊层 由 5层堆 焊 而成 裂 纹 最 深达 4 mm 未 裂至 基层 堆 焊层显 微组 织为 奥 氏体加 铁素 体 焊 缝及 热影 响区组 织 正 常 堆 焊 表层 中铁 素 体 量最 高 达 1 0 并且已有部分 艿铁素体分解转变为脆化 相 裂 纹从 表 面沿 奥 氏体 晶界 至 过 渡层 为止 深 度 在3 4 mi l l 另外 从 高倍 显微 镜 下 可 看 到 在 晶粒 内晶界附近有少量的二次裂纹沿分解了的 铁素体 相 向 晶内扩展 裂纹 只 在堆 焊表 层 中 未进 入 过 渡 层和基 层 中 为表 面层 开裂 见 图 2 5 结果分析 5 1 裂纹性质 检验 表 明 表层 中 的裂纹 是 由两种 性质不 同的 图 2堆焊层中的裂纹 1 0 0 脆 化 引起 的 一种 脆 化是 由于 奥 氏体 晶 界上存 在 的 杂质 P过多 造成 焊缝 金属 在 凝 固后 期 形 成低 熔 点 的磷共晶 另一种脆化是表层中含量较高的 6 铁素 第 3 8 卷第 6期 2 0 0 9年 1 1月 油化 设备 PE TR CHEMI CAL EQUI P MENT Vo1 3 8 NO 6 NOV 2 0O 9 文章编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 0 9 0 6 0 0 9 4 0 4 转化炉蒸汽发生器衬里局部过热分析及处理 宋德 平 宋建荣 中石 油第二建设公司 甘肃 兰州 7 3 0 0 6 0 摘要 国 内炼 油化 工厂所使 用 的蒸汽发 生 器 内壁 由于衬 里的施 工 方法不 当 材料 选 用要 求 不高 设 计结构不合理等 问题使蒸汽转化器进 口经常出现壁温超高而被迫停工的现 象 分析 了局部过热的 原 因 对转化 器衬 里进 行 了修 复 改造 效果 良好 关键 词 蒸汽发 器 衬里 过热 分析 施工 中图分类 号 TQ 0 5 1 6 文献标 志码 B An a l y s i s a nd M e a s u r e s f o r Lo c a l Ov e r he a t i n S t e a m Ge n e r a t o r Li n e r S ONG De pi ng S ONG J i a n r o ng Se c o nd Con s t r u c t i o n Co r po r a t i o n o f CNPC La n z h ou 73 00 6 0 Ch i na A b s t r a c t I m p r op e r i ns t a l l a t i on l o w ma t e r i a l s e l e c t e d a nd u nr e a s o na b l e d e s i g n c a u s e d t h e s hu t d o wn o f s t e a m t r a ns f o r m f ur n a c e b e c a us e o f l o c a l o v e r he a t o n i n ne r l i ne r The whys we r e a n a l y z e d a nd t he m e a s ur e s we r e t a ke n f o r t h e l i ne r o b t a i n i ng i de a l r e s u l t s Ke y wo r d s s t e a m g e n e r a t o r l i n e r o v e r h e a t a n a l y s i s i n s t a l l a t i o n 体分 解转 变成脆 性 的 相所 引起 的 以上两 种脆化 艺纪 律 层 问温度 极大 超标 使 得 铁 素体处 于高 温 的结果导致横向大侧弯中有 1件试样不合格 在弯 区时间过长 其 向 相转变速度加快 相含 量超 曲至 9 O 1 0 0 时就有 数条 裂纹产 生 堆焊 试板 韧性 标 使 材质脆 化 另外 高温也 使得 低熔 点的磷共 晶 急剧 下降 形成 晶问液 态膜 这 为 两种 裂 纹 的开 裂 和 扩展 提 供 两 种 脆 化 引 起 堆 焊 表 层 中存 在 两 种 不 同 的 裂 了有 利条件 警 于 6改 进 措 施 奥 氏 体 晶 间 磷 共 晶 是 沿 晶 开 裂 的 诱 因 6铁素 体 在 热循 环下 部分分 解 转 变 成脆 性 相 导致 焊缝 局 部 在其 余 条 件 不 变情 况 下 改换 了 E 3 4 7 L焊 条 塑性 和韧 性不 足而 引起微 裂纹 而焊 接应力 又 为以 严格 执行 了 焊 接 工 艺 控 制 层 间温 度 小 于 1 5 0 上 两种裂 纹 的扩 展 提供 了新 的动力 重新 进行 了焊 接评定 各项 指标均 达到 要求 效果 5 2 开裂 原因 良好 证 明分 析 和改进 措施是 正确 的 1 焊接材 料不 合 格 经 过 复验 焊 丝 基 材 成 2 拿 而 且 差 艺 1P 质 工 一 蝴接 第 二 二 分 数 大 大 超 标 显 然是 由于在焊缝 熔池 中脱 P不 北京 机械 业出版社 m 0 1 1 2 2 1 3 2 3 0 7 3 2 4 3 9 1