锅炉焊接中常见问题分析及处理

刘强

【摘 要】在锅炉的使用和检验中会遇到很多常见故障，如果不能够及时有效的得到处理，就会影响设备的正常运行，甚至会给人身和财产的安全带来不必要的损失，影响正常的生产和生活，因此如何使锅炉热经济性达到较高水平一直都是发电厂重点考虑的问题之一。

【关键词】锅炉；焊接；分析；处理

锅炉在实际应用过程中，常受燃料的制约而容易出现壁管磨损问题、炉膛结焦问题、冷渣器问题、旋风分离器等问题。要想保证锅炉安全可靠的运行，有必要时常对锅炉进行焊接处理。焊接工艺是锅炉生产过程中的一个重要环节。锅炉的质量好坏直接与焊接工艺有关，由于焊接性能达不到要求，锅炉在日常运行中的可靠性和安全性会降低，同时也会造成部分管件不同程度的损坏。如何更好的解决锅炉焊接过程中常见的问题，已经成为相关企业值得思索的事情。

一、气孔的分析及处理对策

气孔是由于熔池中液态金属气体在冷却过程中来不及析出而形成。气孔的形成不仅使焊缝不能密实，还减低了金属材料的冲击韧性和弯曲等性能，从导致锅炉破坏。气孔的产生有以下几个方面的原因：一、由于焊接工艺及参数选择不当，如选择的工艺不当使得熔池温度降低、其存在时间过短，导致已有熔池中的气体不能及时析出而导致气孔存在；二、焊接坡口、焊条或焊剂受潮或未按要求进行烘干，或有油、锈等污物，在焊接过程中，其含有的水分会分解出氢气，而该气体在焊件冷却前未能充分的析出，从而形成气孔；三、由于焊接人员的操作不当，如填充金属过多、焊条角度不对等导致气孔的产生。

根据气孔产生的主要原因，提出以下相应的处理对策：

（一）仔细清理坡口表面内外两侧焊接范围内的污物，施焊时，再用丙酮擦拭干净。

（二）焊条或焊剂在使用前应按照规定烘干，适温后放于焊条专用保温筒，长期保持干燥，并随用随取。

（三）可通过增大引弧电流，增大母材热输入，使熔池冷却速度减慢，同时，沿接头稍远处起弧，如此可使施焊中存在的气体有较长的时间析出。

（四）氩弧焊时，出现蜂窝状气孔时，需立即停焊，并用砂轮机打磨。

（五）采用氩弧焊焊接规格较大规格的管道时，因水冷焊矩存在故障容易出现气孔。

（六）宜采用流量适中的高纯度 （大于99.99%）的氩气，同时，施焊前应注意喷嘴内壁是否清洁。

二、裂纹的分析及处理对策

在锅炉检验中经常发现锅筒内部预埋件焊缝、汽水挡板焊缝存在裂纹，有时也发现下降管、给水套管、安全阀管座等焊缝存在裂纹，偶尔还发现锅筒对接焊缝存在裂纹。裂纹产生的原因是锅炉在运行过程中受反复交变应力的作用，而交变应力产生的主要原因是：生产用汽具具有时段性，经常开、停炉，造成锅内温度和压力大幅度交变；外界用气量不断变化，锅内压力也随之不断波动；锅内正常运行时，燃烧调节是通过压力变送器进行控制的，锅内压力不断变化，故燃烧器在压力变送器设定值之间频繁启停，造成炉胆、管板等受压元部件温度在一定范围内频繁交变 。因此可见 是由反复作用的交变应力所引起的。

针对裂纹数量较多的母材或焊丝，锅炉焊接中常见的裂缝可以分为：热裂纹和冷裂纹。产生裂缝的主要原因可以概括为以下几个方面：

焊接接头中母材含硫量高，硫在焊缝中易形成低熔共晶体，超量的碳使液态熔池严重偏析，尤其在收弧处杂质聚焦，在焊接接头拉应力作用下产生结晶裂纹；原材料塑性储备低，金相显微镜观察发现，热影响区的粗品粒十分明显，这就会导致该部位塑性下降，以至于裂缝首先在粗晶区内扩展；原材料化学成分与标准相比，其含碳量和含磷量分别达到最大值和超过标准规定，均会使母材冷脆性增加；原材料内含有较多夹杂物，已有试验研究表明，夹杂物的硬度要远高于母材的硬度，由于夹杂物表现出明显的脆性，因此，无论是主、次生裂缝的开展的方向均沿夹杂物边缘深入，进一步则使延迟裂缝能延伸至母材深处；焊接应力较大，焊接接头在焊接时存在着热应力、相变应力、约束应力，尤其是约束应力的存在，周围材料不能自由收缩，当该应力大于材料允许应力时，很容易产生裂缝。

三、未焊透的分析及处理对策

未焊透是指焊接时接口根部的金属未全部熔化，也指对接焊缝的深度尺寸未达到设计要求。腐蚀一般见于筒体汽空间及两侧封头等应力集中处。锅炉在燃烧过程中烟气常含有一些腐蚀性气体和腐蚀性物质，如硫的氧化物等。这些物质会对锅炉产生强烈的腐蚀，严重时在很短的时间内会使锅炉遭到损坏。当进入锅炉的烟气中含有二氧化硫时，其中一部分会转化成三氧化硫，并与烟气中的水蒸汽结合生成硫酸蒸汽，且能显著地提高烟气的露点温度，在低温金属表面上凝结形成硫酸溶液，与碱性灰反应，也与金属反应，因而产生腐蚀。由于经常发生在锅炉的低温受热面上，故称低温腐蚀。低温腐蚀的特点是均匀性腐蚀，它使管壁厚度逐渐减薄以至破裂，对锅炉的安全运行危害性极大。 烟气中不但有三氧化硫，而且有水蒸汽，它们相互作用会生成硫酸蒸汽，如果管壁温度低于某一数值，硫酸蒸汽就会在管壁上凝结并产生腐蚀。主要产生未焊透的原因有以下几个方面：

（一）由于水冷壁管在工地安装时，管与管之间较窄，焊接操作障碍较多，因此极易产生未焊透现象。

（二）锅炉在安装时，会存在多个焊口，且各焊口不可能同时焊接，随着焊口的相继焊接，剩余未焊的焊口间隙就越小，甚至个别焊口之间的间隙为零。因此这些焊口在施焊中很容易出现未焊透现象。

（三）由于管道在焊接时，有时候会受到两侧管道强力挤压，出现管道口的错位，如此会造成未焊透缺陷。

（四）研究表明，焊接构件之间不开口会造成未焊透缺陷。因此，为保险起见，已有相关锅炉检验部门规定：当钢板厚度为16毫米时，焊接时必须开坡口。

四、夹渣的分析及处理对策

由于清理焊缝时，不能清理干净而出现夹渣现象。夹渣一般位于水位线附近及筒体底部 ，工业锅炉几乎都是以原水或软化水作为给水，给水使锅炉产生水垢的原因比较多。夹渣的形成过程是难溶盐的沉积过程，当炉水温度升高时，炉水中的盐类发生浓缩，当其浓度超过该温度下的溶解度时就会产生沉积。有些盐类如硫酸钙、硫酸镁、磷酸钙等则随温度升高溶解度下降并析出，在炉水中当二氧化硅的浓度对碱度而言偏高时也会析出；而可溶性重碳酸盐，如碳酸二氢钙、碳酸二氢镁则受热分解，产生难溶性盐也会导致沉积。尤其是在角焊缝，清理难度大，为了避免夹渣，更要认真清渣。要控制夹渣的产生，应采取以下措施：

（一）通过适当增大焊接电流和提高电弧，使熔池内的熔渣和铁水充分分离。

（二）对于焊条的选择应该充分保证其质量，同时使用前注意外观检查，若出现药皮剥落等问题则不能使用。

（三）采用合适的焊工操作以便在焊接过程中能将夹渣带出。如对于有经验的焊工可以从熔池的亮度特点来控制夹渣的形成，因此为了便于判断，操作时所带的目镜不能太暗。

五、结语

综上所述，本文对锅炉焊接过程中常出现的焊接问题进行了分析，并提出了相应的对策。作为工程中参考，在锅炉焊接时可以有效的杜绝一些缺陷，从而就会大大提高焊接质量，保证整台产品的质量。

参考文献：

[1] 杨再东，叶喜忠.锅炉焊接的质量控制[J].焊接 2003，2：44～46.

[2] 杨松.锅炉压力容器焊接技术培训教材[M].北京：机械工业出版社 2005.