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裂纹修补方案内容

河南天冠潦和秸秆沼气综合利用项目25t/h循环流化床锅炉下锅筒裂纹

修补技术方案

批准：

审核：

编制:

中化二建集团有限公司

2012年07月14日

1.工程概况

2.设备技术特性

3.检修程序和计划

4.材料可焊性分析

5.焊接工艺评定

6.裂纹缺陷确定

7.裂纹缺陷清除及焊接破口打磨

8.焊接修复工艺

9.无损检测

10.组织机构及劳动力计划

11.进度计划

12.机具材料计划

13.安全技术措施

1.工程概况

河南天冠秸秆沼气综合利用项目25t/h循环流化床锅炉，2005年11月出厂，2006年投产运行两年后停车一直至今，经锅检所磁粉着色渗透处理发现下锅筒对流管孔（靠近人孔第一排左数第三个对流管孔）内壁表面有数条裂纹,其中最长一条为30mm,且已经沿壁厚方向穿透,其他裂纹均未穿透；外壁表面有一条为30mm裂纹且与内壁表面最长一条裂纹交错但为连接。

裂纹分布见图1和图2所示。

为了确保设备以后安全运行，必须对产生的裂纹进行修补，为此，编制此方案，作为修补工艺文件。

图1下锅筒裂纹分布图

图2裂纹分布详图

图3裂纹现场图片

2.设备技术特性

2.1技术参数见表1

表1下锅筒技术参数

规格

Φ1000×25

材质

20G

额定蒸发量t/h

25

额定蒸汽温度℃

400

额定工作压力MPa

2.5

操作介质

蒸汽

表2检修切割焊接返修部位

名称

材料牌号

规格mm

备注

裂纹1

XG-01

20G

δ＝25

裂纹2

XG-02

20G

δ＝25

其他裂纹

XG-03

20G

δ＝25

2.3技术标准

2.3.1GB150－89《钢制压力容器》

2.3.2《压力容器安全技术监察规程》

2.3.3JB4730－2005《压力容器无损检测》

3.修补程序和计划

3.1修补原则：

由于外壳壁厚较大，单从外侧返修焊缝不能保证焊缝系数为1，热处理温度无法保证。

裂纹修补采取内外挖补，修补前用X射线探伤仪对裂纹周围及裂纹延伸处进行照相处理,确定内部裂纹发展情况,是否内部裂纹和外部裂纹一致。

再根据探伤情况,对裂纹进行打磨处理。

具体方法如下：

（1）、先从内壁沿裂纹进行打磨，对于未沿壁厚方向穿透且裂纹长度较短的裂纹，按裂纹发展情况打磨到没有裂纹为止；对于两条较长较深的裂纹，由于裂纹相离较近，两条裂纹同时先从内部打磨U型坡口，沿壁厚方向打磨到壁厚一半停止打磨，然后进行焊接，表面磨平后再从外部进行同样处理，然后再次X射线探伤，报请锅检所进行检查。

（2）、焊接时严格按照焊接工艺评定进行处理，需要100℃-120℃的热处理。

3.2修补程序见图4

内件安装

图4检修工作流程

4.材料可焊性分析和焊接材料

4.1材料介绍

4.1.1下锅筒所用材质为20g

20g钢板是锅炉上最常用的碳钢板。

它有适当的强度和良好的塑性，还有良好的冶炼、制板、焊接、热处理和冷热成型等工艺性能。

它的用途极广泛，主要用于工作温度≤450℃的中低压锅炉做锅筒及法兰、集箱端盖等件，但在大型锅炉中用量较少，主要用在压力较低的部位。

国外相近牌号有德国的HⅡ、日本的SB42和俄罗斯的20K。

钢板化学成分见表3，机械性能见表4

表3下锅筒20g钢板化学成分

牌号

C

Si

Mn

S

P

Cr

Ni

Mo

Cu

V

20g

0.13

0.19

0.71

0.001

0.012

表4下锅筒20g钢板机械性能

牌号

σsMPa

σbMPa

δ％

AkvJ（0℃）

J/cm2

冷弯D=α=

4.2可焊性分析

20g可焊性良好。

根据产品结构特点，选用焊接工艺要尽量减小焊接残余应力，避免强力组装。

4.3焊接方法

焊接时采用两面破口电焊焊接,焊接时尽量放慢速度,每焊完一遍冷却十分钟,且尽量采取措施让去缓慢冷却。

4.4焊接材料

焊条牌号采用J427

%H:

B:

n,S（@5.焊接工艺评定

5.1裂纹修补焊接工艺评定

按照JB4708-2000有关要求和产品结构确定评定指导书内容如下：

·焊接方法：

手工电弧焊

·焊接接头、破口形式、评定试板加工尺寸见后附焊接工艺评定，加工方法采用采用磨光机打磨破口。

试板材质质量证明书应加盖有供货方公章。

·母材：

类别号为Ⅰ、组别号为Ⅰ－1和与类别号为Ⅰ、组别号为Ⅰ－1相焊。

标准号GB713-86、钢号20g和标准号GB713-86、钢号20g相焊。

·焊接材料：

焊材类别为电焊条，焊材标准GB/T5117-85，填充金属尺寸见后附焊接工艺评定，焊条牌号为J427，焊条类别为碱性。

·焊接位置：

对接焊缝的焊接位置为2G，

·预热温度（℃）（允许最低值）：

100，层间温度（℃）（允许最低值）：

100

保持预热时间：

焊接全过程，加热方法：

氧乙炔加工。

·电特性：

电流种类为直流，极性为反极性。

焊接电流范围（A）为90～180，电弧电压（V）25～30

·焊接参数见后附焊接工艺评定

·技术措施：

摆动焊，焊前清理和层建清理采用电动磨光机，电动磨光机，

·试板焊缝检验

外观检验合格，进行100％射线，按JB4730－2005要求Ⅱ级合格。

·试板试验：

拉伸、弯曲、冲击按照JB4708要求试验，指标不低于GB713规定。

6.裂纹缺陷确定

·渗透检测发现裂纹部位，进行100％射线检测，并做好布片记录。

X射线探伤片子照片如下图5：

图5射线底片图

7.裂纹缺陷清除及焊接破口打磨

·检测到裂纹部位，参照X射线检测的裂纹深度和方向，采用磨光机打磨去除渗碳层，破口内光滑，再进行渗透检测。

·相邻挖除段间隔长度小于100mm时，应两段挖通。

·挖除段长度应大于100mm，每段两端应有1/3坡度。

·挖除深度不应超过13mm，此时裂纹没有消除，内侧补焊完毕后，从外测再次挖除裂纹。

裂纹挖出图片如下图6、图7、图8

图6内壁打磨U型坡口后呈现裂纹图片

图7坡口补一层焊图片

图8外壁打磨后照片（已经无裂纹出现）

·裂纹缺陷清除应做好记录，补焊前破口形状如图9所示。

图9外壳内侧返修焊缝挖除裂纹破口示意图

·裂纹如延伸到母材，挖出裂纹参照以上要求。

8.焊接修复工艺

8.1具有可覆盖修复焊缝焊接的合格焊接工艺评定。

8.2焊工资格：

按《锅炉压力容器管道焊工考试与管理规则》考试，具有GTAW－Ⅰ－2G-3-02合格项目的焊工具备内套氩弧打底焊接；具有SMAW-Ⅱ-2G－12－F3J合格项目的焊工具备本次修理手工电弧焊接工作。

8.3破口要求

·破口面不得有分层、裂纹、夹杂等。

挖深13mm没有清除裂纹，裂纹应至于破口底部第一层焊接。

·破口表面及两侧各100mm范围内的水、铁锈、油污、积渣和其他有害杂质应清理干净。

8.4焊接材料

·焊条设专人按规定烘干、保温、发放，并做好记录。

J427使用前放置烤箱，350℃烘干一小时，移至恒温箱150℃保温待用。

8.5预热及层间温度

·内部补焊，在外壁贴电加热器片预热，加热器使用功率另行计算。

·预热范围大于焊缝两侧各160mm，预热温度100℃～120℃，焊件在整个焊接过程中层间温度不应低于此温度。

9.无损检测

无损检测由业主委托山西无损检测有限公司承担，工作内容如下：

·渗透探伤：

外壳体焊缝返修前，焊缝内外表面及焊缝两侧100mm范围内，进行100％渗透探伤检测；缺陷清除后补焊前，进行100％渗透探伤检测；补焊完48小时后，补焊焊缝表面进行100％渗透探伤检测；临时工卡具去除后焊缝痕迹100％渗透探伤检测。

不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。

·射线检验：

外壳体焊缝返修前，渗透探伤没有检测到裂纹部位，进行100％射线检验。

修补焊缝完成24小时后，进行100％射线检测，Ⅱ合格。

（附图10）

图10焊后表面外观图

10.组织机构和劳动力计划

10.1组织机构

10.2劳动力计划

电焊工1人打磨工2人力工2人

电工1人预热工1人

计6人

11.进度2012年7月19日一天修补完成

12.机具材料计划见表10

表10检修机具和材料计划

序号

名称

规格及型号

单位

数量

备注

直流氩弧焊机

WS－315

台

1

手工直流弧焊机

ZX7-630

台

1

焊条烘干箱

台

1

焊条恒温箱

台

1

空压机

0.8Mpa0.6M3

台

1

低电压辐射加热器

台

1

温度控制箱

台

1

温度自动记录仪

台

1

铠装热电偶

只

3

补偿导线

m

100

焊条保温筒

TRB－5G

只

1

角向电动磨光机

180

台

1

低压手把灯

12V

只

6

碘钨灯罩

220V

只

6

氩弧焊枪

QQ－85*/300A

把

2

电焊钳

500A

把

12

电焊把线

焊机电源线

照明电源线

接地夹

500A

只

2

氩气减压器

AT－15

只

1

钢丝刷

把

2

空气开关

NS400N/3P  

只

1

刀闸开关

220V10A

只

1

漏电保护器

PMAC503-100

只

1

氩气

瓶

1

砂轮片

Φ100

片

5

钨极

Φ2.5

根

1

氩弧焊丝

TIG－50

Kg

2

低压灯泡

12V100w

只

2

碘钨灯管

220V1000W

只

1

13.安全技术措施

13.1动火区域严格按照气化厂的规定办理动火证，并设监护人、配备8Kg灭火器1具（锅筒外部焊接处上1具）；锅筒的东、西两侧两米处及北侧两米处用彩钢板将动火区域围护起来，与生产区域隔离开；要把动火四周及下部的易燃易爆物品清理干净，并在动火区域下部的钢格板上铺上彩钢板隔离（沿设备四周隔离面积约15平方米），防止飞溅的火花落到下层生产装置区。

13.2在在锅筒口放置1台T35-11轴流式风机（型号T35-11NO.2.8#、通风量:

826m3/h、风压:

39Pa）进行通风置换，置换合格后通知甲方专业人员进行检测，检测合格后办理入罐许可证，施工人员方可进入容器施工。

13.3人员从设备中间人孔进入保证施工人员的安全。

13.4在锅筒外部重新搭设临时照明系统（220V），保证夜间施工的照明用电，设备内部的照明电压不能大于12伏特（采用手提式防暴手电筒1个）；每台用电设备必须实行一机一闸制，严禁一闸控制两台或以上用电设备，并且每台用电设备必须设接地，锅筒要用镀锌扁钢做临时接地；操作电闸时，应戴绝缘手套、穿绝缘鞋，电器检修时，应有专人监护。

所有用电设备必须装设漏电保护器，通电使用前应进行绝缘检查，严禁一切触电事故发生。

13.5在焊前预热及焊后热处理时，禁止用赤手接触预热及热处理部位，拆装电加热器片时必须戴上石棉手套，防止烫伤。

13.6施工前要对施工的全部人员进行详细的安全技术交底。

13.7严格执行公司OHSAAS18001（GB/28001-2001）职业健康管理体系的程序文件和管理规定。

13.8施工机具和工具在使用前应认真检查，各种机械专人操作，持证上岗，定期检查，严禁带病运行。

13.9现场人员必须配戴安全帽，随时注意地下障碍物的情况，如出现时，应及时处理，然后才能继续施工。

13.10经常清理施工现场，保持现场整洁，做到文明施工，停放机械时，不得妨碍其它机械的运行及其它工序的施工。

13.11严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-88。

13.12其他未尽事宜，各工种要遵循各工种安全操作规程和国家有关安全操作规程。