氨制冷压力管道焊接接头质量检测及分析

蒋红辉doi:10.3969/j.issn.1001-4837.20pervision.Weldedjointqualityofthepipingwilldirectlyaffectthesafetyoperationoftheammoniareerationsystem.DefectsandmicrostructuresinweldedjointwereandthedamagetoservicesecurityofammoniathequalityofammoniarefrigerationpipeweldingwereputKeywords:ammoniarefrigerationpressurepiping;weldedjoint;defects;microstructure0引言基金项目：国家质检总局科技计划项目(2009QK037)1.1检测对象在某冷库的氨制冷管道系统中选出服役10余年的3根带对接焊接接头管道试样(编号1#~CPVT氨制冷压力管道焊接接头质量检测及分析Vol31.No5201.2检测方法下4个尺寸为d×15mm×30mm(d为管道壁厚)映焊接接头质量，每个管道的4个检测样呈90°夹角，如图1所示。各试样的焊缝位于试样图1焊接接头试样取样位置示意将切下的焊接接头检测试样纵向截面按照再使用4%的硝酸酒精对焊接接头的金相试样进2焊接接头缺陷检测及分析2.1形状和尺寸不良从焊接接头的宏观照片判断，造成这些形状尺寸缺陷的主要原因是安装对接的两管道在进行图2焊接接头形状和尺寸不良缺陷示意2.2未熔合和未焊透在所有检测试样中，有50%存在程度严重的未熔合和未焊透缺陷，如图3所示。图3(a)示出第31卷第5期压力容器总第258期严重，导致使用中裂纹在此处萌生并扩展。图3(b)示出3管道焊接接头焊缝的未焊透缺陷，未焊透的厚度均超过了焊缝厚度的一半。图3(c)两种缺陷的叠加将会严重地降低焊接接头的强强度将有很大的影响。图3(b),(c)中未熔合、(a)2#(b)3#图3焊接接头未熔合和未焊透缺陷示意2.3固体夹杂图4示出1#管道焊缝中检测到的夹杂物形图41#管道焊接接头夹杂物形貌及能谱图从图4(a)可以看出，夹杂右上侧可观测到一条长达97μm的裂纹，源于夹杂的尖角处。如果管道继续服役，则裂纹有可能在无法察觉的状态下继续扩展直至发生破坏。图4(c)示出夹杂不CPVT氨制冷压力管道焊接接头质量检测及分析Vol31.No52014能会影响制冷设备的正常运行。能谱分析(见图4(b),(d))结果显示此种夹杂成分为Fe的氧化图5示出2#管道焊接接头中检测到的一些以Fe和O为主要成分的固体夹杂物及能谱分析图。通过扫描电镜发现，2管道焊接接头中夹杂图52#管道焊接接头夹杂物形貌及能谱分析分为Fe,外部包裹着Fe的氧化物；在该夹杂物的附近的腐蚀产物(主要为Fe的氧化物)卷入熔池2.4孔穴图6示出各管道焊接接头孔穴缺陷。图6焊接接头孔穴缺陷示意图6(a)为球形气孔，图6(b),(c)的两个气孔缺陷，孔穴长轴尺寸都达到了1.5mm。图6(b)中的空穴为不规则形状，虽然有多个缺口，第31卷第5期压力容器总第258期图6中的孔穴缺陷虽然形态不同，但形成原等都会不同程度地出现孔穴4]。这些孔穴会强个存在的球形气孔(见图6(a)),周围的应力集边缘的尖端(见图6(c)),由于产生严重的应力图7(a)示出1#管道焊接接头检测试样中发现的1条焊接裂纹，图7(b)示出该裂纹的局部放mm,几乎占整个接头厚度的一半。且由于焊接不了极大的潜在风险。图7(c)示出2#管道焊接接未熔合和未焊透缺陷的厚度超过了焊缝厚度一扩展及使用中新生缺陷的生成(见图3(b),成尖角，导致裂纹从尖角处起源并扩展(见图图7焊接接头裂纹缺陷3显微组织分析3.1焊缝区显微组织图8示出各管道焊接接头焊缝区的显微组CPVT氨制冷压力管道焊接接头质量检测及分析Vol31.No52014速度较快容易导致魏氏组织形成5。该组织强微裂纹，可能会成为管道爆炸的主要原因之体和珠光体构成，部分区域存在魏氏组织。3.2热影响区显微组织(a)1#(b)2#图8焊接接头焊缝区显微组织图9焊接接头热影响区显微组织(靠近熔合线的区域)第31卷第5期压力容器总第258期(3)2#管道焊接接头过热区组织异于普通焊4.2改进建议