气液分离器焊接接头裂纹原因分析及修复

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备材料采用高强度钢，与小型接管之间连接属于异种钢焊接 ，在焊接过程中易产生问题 ，本文针对连续出现的焊接接头裂纹进行分析，对原定返修方案进行修改，制订了切实可行的返修方案，获得了良好效果。

1 气液分离器结构和参数某公司醋酸节能新工艺改造项目的煤气化装置于 2012年 4月投产运行 ，-次开车成功。该装置中的气液分离器主要用于变换气的气液分离，该气液分离器设计参数见表 1，结构示意图见图1，管口表见表2。

表 2 气液分离器管口表篡星 管口用途 接管规格/m/ 符号 直径mm 吕 壅 伎目 1甘N1 600 粗水煤气进 口 0755×(906)N2 600 粗水煤气进 口 0745×(856)N3 50 排液口 0269×110N4 500 人孔Lla、Lib 50 自控液位计口 0269X 110L2a、L2b 25 就地液位计口 0270×123注 ：N1、N2接 管 材 料 为 20MnMo830403，N3、Lla、Lib、L2a、L2b接管材料为 $30403III。

表1气液分离器设计参数 2 裂纹现状舅计/M压Pa劳作/M压Pa 塞 操作介质羹翥 力 力 度/℃ 度/℃ 类别6.。 6.z z o z4。

L2bL2aN2萑 雪-、 3 4 N4 684-[ N1 'Llb0 广 卧0 昌ll Lla 醉N3图 1 气液分离器结构示意图2012年 3月开车前进行系统气密试验，发现 Llb接口出现泄漏，穿透性裂纹出现在接管与筒体焊接接头的左上方 270。到 360区域的熔合线上。现场对设备进行焊缝返修，返修方案如下：(1)对焊缝进行 100%PT检测，确定裂纹位置。

(2)采用碳弧气刨清除裂纹 ，采用棒磨修磨干净，IO0%PT检测。

焊前预热至≥100℃，层间温度控制在 100。C～150。C，采用 A062/04焊条进行打底焊 (刨透处单面焊双面成型)，焊后清理 ，确认没有缺陷，用 A062/04焊条进行填充焊，保证焊脚高度 24 mm，焊后进行 IO0%PT检测。

收稿 日期：2013-01-27作者简介：潘得胜(1964- )，男 ，山东德州，高级工程师 ，EMBA，1988年本科毕业于青岛化工学院化工机械专业 ，现从事煤化工技术管理方面工作，E-mai1：pande###126.net。

60 煤 化 工 2013年第 3期(4)焊接完毕 ，进行局部热处理，热处理温度 600℃～640℃，保温时间 2.5 h。

设备返修完毕 ，装置开车运行至 2012年 9月 ，设备再次出现泄漏，泄漏部位为返修部位的 180。(即90。到 180范围)方向的焊缝熔合线部位 ，裂纹长度达300 Jll。同时对其他接管进行检查 ，发现 Lla接管设备内部焊接接头出现裂纹；L2a接管外部焊接接头出现少量微裂纹。设备制造单位按照上-次维修方案进行维修 ，焊条改为 309L焊条，由于种种原因，焊补工作进行-部分后中断。第二天对接管内部PT检查时，在270。到 360。区域再次发现裂纹，针对该情况 ，暂停维修工作，详细分析原因，认真研究返修方案。

3 裂纹原因分析该设备裂纹缺陷发生在基层材料 13MnMiMoR与$30403锻件焊接接头的熔合线部位 ，因而材料本身及两种材料的焊接成为其原因分析的重点。经对材料化学成分及性能分析 ，没有发现较大问题 ，排除材料影响产生裂纹。

13MnMiMoR是我国 20世纪 9O年代初期研制的超高压锅炉汽包专用厚钢板，具有较高的机械性能指标 、良好 的焊接及加工性能 ，其金相组织为铁素体 回火索氏体，脆性转变温度DNT-50℃，依据国际焊接协会碳 当量计算公式l 计算出该材料的碳当量为0.631%，说明 13MnMiMoR具有-定的冷裂倾 向，焊接时须采取必要的工艺措施。依据拘束度公式( 肌儿 )可知 ，该材料焊接应力较大。$30403属于超低碳奥氏体不锈钢，具有 良好的焊接性能及塑性 ，属于压力容器常规使用的材料之-。13MnMiMoR与 $30403锻件的焊接属于异种钢焊接 ，根据材料本身特性及出现裂纹的现状 ，分析主要有以下原因：(1)13MnMiMoR与 $30403锻件的焊接接头属于异种钢接头 ，不仅焊接接头与母材的成分不同 ，就连焊接接头本身的成分也是不均匀的(这主要是由于焊接时稀释率的存在造成的)，这种化学成分的不均匀性对接头的整体性能影响较大。

(2)用 A062焊条焊接的异种钢接头，在熔合区就存在着碳迁移”现象，使熔合区靠焊缝-侧形成增碳层 ，而 13MnMiMoR-侧形成脱碳层，在此区域内硬度变化剧烈，同时力学性能下降，引起开裂。

(3)在焊接高温下，-些含氢的化合物分辨析出原子状态的氢 ，大量的氢溶解于熔池金属 中，随着温度的下降，氢的溶解度下降，于是氢便以气体状态进入到金属的细微孔隙中，并造成很大的压力。焊后如果没有及时进行消氢处理，则氢不能充分从焊接接头中逸出。

(4)依据 13MnMiMoR钢焊接连续转变图(CCT图)，其过热区容易形成贝氏体和马氏体，粗大的马氏体组织使近缝区金属性能变坏，特别是塑性下降，脆性增加。在复杂的焊接应力的作用下，就会出现裂纹。

4 维修方案4.1 返修前对焊接接头周围300 into范围内先进行消氢处理(350℃ 400℃处理 2 h)。

4.2 清除所有裂纹。筒体侧坡口、接管焊接部位 100%PT检测。

4.3 焊接采用 4 NiCrFe-3 。焊前焊条按照相关技术规范进行烘干，烘干后放置保温桶待用，4 h内用完 ]。

4.4 焊前预热至 150℃，采用 NiCrFe-3打底焊，焊后清理干净，进行 IO0%PT检测，确认无缺陷后，进行填充层和面层焊接，角焊缝圆滑过渡。严格控制层间温度 100℃～150℃。焊接参数见表 3。

表 3 焊接参数焊接 焊材 规格 焊接 电弧 焊接速度方法 牌号 /mm 电流 /A 电压 /v /cm·minEN i- 4 145- 155 23-25 16-184.5 焊接顺序为首先焊接外部45 mm，然后焊接内部焊接接头。填充层和面层焊接须连续进行，中间不能停止焊接工作。

4.6 焊后立即进行消氢处理昭]，处理温度 250℃～350℃，保温 2 h。

5 结 论按照上述方案焊接-次成功，焊后检测 ，没有发现焊接缺陷，确保了检修后的顺利开车和设备的安全运行，为大厚度高强度钢与大厚度不锈钢现掣接工作提供了依据。