蒸汽锅炉波形炉胆的表面裂纹产生的原因和分析
发布时间:2022-4-12  浏览次数:165

笔者在对锅炉产品进行检验的过程中发现在制造锅壳式油、气炉波形炉胆时,出现表面裂纹。现针对这些原因,逐步改进工艺方案,总结出一套有效的消除缺陷的方法。

一、裂纹的发现和裂纹的位置

波形炉胆是由几节轧制好的炉胆拼接而成。单节炉胆通过加热装置升至设定温度,同时,使工件在翻转架上缓慢转动,用一轧辊从其侧面逐步顶入,从而在其表面加工出波纹。在炉胆拼接时在内壁的纵缝上发现有2-3cm的表面裂纹,裂纹是在轧制波纹时产生的。

在轧制全过程中,内胆的外壁与轧辊辊子相接触,受的是压应力,内壁内受拉伸应力,可能是造成裂纹的原因,这种切向应力,越靠近外端越大,也就是近壁处易产生裂纹。裂纹呈长条状,平行于焊缝,大部分位于焊缝两侧融合部位(焊缝)上,其它内、外表面的母材及其它焊缝直段上均未发现有裂纹。

二、裂纹产生原因分析

分析产生原因主要有两个。一是剪切应力的影响,前面已经说过,内壁受拉应力引起切向剪应力,严重处位于表面,焊缝的余高比母材表面高,其顶部剪切应力特别严重,如果炉胆壁厚10-14mm,焊高约2.5mm左右,因此顶部较之母材更易出现塑变现象。二是炉胆在轧制过程中,产生交变温差应力,由于锅炉制造厂内自身条件的限制,无法在恒高温情况下加工出波纹。燃烧器只能从炉胆一个方向(上部)进行加热,在转动加工中,工作必须经历逐步加温→降温→再加温过程,每转一周,加温过程循环一次,是裂纹产生的另一原因。

用磁粉探伤检出结果:裂纹是在表面与近表面,位于融合区焊缝上,这说明是受到表面拉应力的影响。至于为什么融合区发生裂纹,是因为该处焊缝塑性比母材低,受到较大应力作用下,易沿晶界处开裂。

三、防止裂纹的技术改进

根据以上的分析,我们采用对加工工艺进行部分改进,①将焊缝磨平,即将炉胆内部处焊缝的余高磨去,减少了应力集中,使在表面均匀分布。②在原来的燃烧加热装置对面增加一燃烧器,相对增加了炉胆保持恒温的时间,工件旋转中减少了温差应力。同时将加热的火焰温度调高850℃左右,减少材料的屈服应力。③将炉胆在转动架上的转速放慢(具体可根据工件尺寸,轧制效果等逐步调节),放慢轧辊的切入速度,使周切入深度控制在1-2mm/每周,使炉胆受力较为均匀、平缓。

  经以上工艺改进,并进行磁粉探伤,检测未发现有裂纹等缺陷。这说明现在的波纹炉加工工艺是成熟的,可靠有效的,可确保炉胆的制造质量。


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