導航：安全管理網>> 安全論文>> 機械安全論文>>正文

換熱器U型管與管板角焊縫產生裂紋的原因分析及改進措施

文檔作者：魏鵬曾憲華廖丹揚文檔來源：杭州鍋爐集團股份有限公司		點擊數：	更新時間： 2024年09月21日
下載地址：點擊這里	文件大小： 453.30 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：453.30 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇：管殼式換熱器與板式換熱器選型參考

上一篇：換熱器管穿孔泄漏分析

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

余熱鍋爐2011．1
換熱器U 型管與管板角焊縫產生裂紋的
原因分析及改進措施
杭州鍋爐集團股份有限公司魏鵬 曾憲華 廖丹揚
摘要關于換熱器u型管與管板模擬件角焊縫焊后產生的線性裂紋缺陷，本
文對其產生的原因進行了分析，通過相關試驗和論證，驗證了原因分析的正確性。經
過調整制造工藝，最終順利完成了產品的制造。
關鍵詞U型管與管板模擬件焊接缺陷原因分析復現性試驗
引言
模塊化高溫氣冷核反應堆是一種安全性
好、可用于高效發電和高溫供熱的先進核反
應堆，它是國際核能領域第四代核能系統中
六種備選堆型之一，并且是唯一可在2020年
前實現商業化運行的第四代核能系統。它的
最重要特性是在任何事故情況下(包括喪失
所有冷卻的情況下)，不采取任何人為的和機
器的干預，反應堆都能保持安全狀態。我國
某高校核研究院建成了世界上第一個模塊化
高溫氣冷堆實驗電站，在這一高科技領域，我
國已經走在了世界前列。
模塊化高溫氣冷核反應堆工作原理是：
用石墨做為慢化劑，用氣體氦作為冷卻劑(這
就是“氣冷”)，氦氣的溫度高達800oC左右
(這就是“高溫”)具體過程是：當反應堆內的
核燃料進行核反應時，放出中子，速度太快的
中子經過石墨碰撞便慢下來(因為在此堆里
只有慢中子才能與鈾燃料發生有效反應)，以
維持核反應。核反應時要釋放出大量的熱
量，如果不把熱量帶走，就會燒毀反應堆，對
核電的安全影響巨大，模塊化高溫氣冷核反
應堆用氣體(氦)流經堆芯，把熱量帶到熱交
換器，再由另一路冷卻劑把氦氣冷卻，降溫后
的氦氣又回到堆芯繼續冷卻反應堆，形成閉
式循環回路，達到安全使用。
本公司為某核電高溫氣冷堆的二回路系
統試驗裝置制造的換熱器，其管板(規格
q：044×205rma)采用的是GB標準的16Mn鍛
件，表面堆焊奧氏體不銹鋼，U型管采用的是
GB標準的OCr18NilcrI (規格q~25×3HⅡI1)，該部
件的u型管與管板的焊接質量直接影響整個
二回路系統乃至整個反應堆的正常運行。
1 事件描述
在核電產品設計、制造的全過程中，本公
司牢固樹立并切實貫徹“安全第一、預防為
主”的理念。“核電無小事”，這是我們對業主
的承諾也是我們對待核電產品的態度，為保
證本公司制造的某核電高溫氣冷堆二回路系
統試驗裝置換熱器的質量，我們在該產品U
型管與管板裝配焊接前制作了模擬件，來驗
證我們的制造工藝。模擬件選用的是與換熱
器同材質和同規格的U型管，嚴格按照我們
的換熱器制造工藝進行u型管與管板的裝
配、機加工和焊接。結果u型管與管板角焊
縫焊后在焊縫外觀Pr檢查時發現有16個u
學兔兔 www.xuetutu.com
余熱鍋爐2011．1
型管管口附近的內壁有線性裂紋(該模擬件
共有20個管口)，詳見圖1。
記錄、現場焊接參數記錄。都符合焊接工藝
指導書及焊接工藝評定的相關規定和要求。
2．3 Jm-r制造
結合該模擬件的結構特點，其u型管穿
管后管端伸出管板表面有3mm的尺寸要求，
因U型管長度方向都存在一定的余量，因此
穿管后需要對管端多余尺寸進行加工、去除。
實際車間采用了便攜式鏜口機對該部分u
型管端余量進行了加工。
圖 u型P管T 發現苧線 性裂紋角 焊縫焊后 3?試一驗論一證
線性裂紋缺陷產生在u型管管端內壁，
且在焊接后產生，如果發生在換熱器上面，將
嚴重威脅換熱器的質量。我們通過對該批產
生線性裂紋U型管的原材料檢驗、u型管與
管板焊接過程記錄、加工制造過程等三方面
對該裂紋產生的原因進行分析，確定原因后
對制造工藝進行了調整，消除了產生缺陷的
隱患，保證了換熱器的制造質量。
2 原因分析
該線性缺陷位于U型管管端的內壁，是
U型管與管板角焊縫焊后PT探傷發現的，首
先我們要明確該缺陷是產生于焊接完成后還
是U型管本身就存在的，為弄清楚這個問
題，我們主要從以下三點進行了分析。
2．】原材料
我們與u型管廠家一起查驗了該模擬
件U型管的原質保書及入廠驗收報告，結果
顯示該批次u型管都是符合相關標準要求
的。同時，u型管廠家也調查了該批u型管
在制造過程中的相關檢驗報告，報告顯示該
批次u型管的制造過程均符合相關制造標
準，且在制造過程并未產生任何缺陷。
2．2 焊接記錄
我們查看了該模擬件u型管與管板的
角焊縫施焊過程的焊接記錄，包括焊材領用
由于該u型管的原材料檢驗記錄和焊
接記錄證明，原材料和U型管與管板的焊接
都不具備產生線性缺陷的條件，并且該U型
管為奧氏體不銹鋼，質地較軟且管壁較薄、直
徑較小，考慮到便攜式鏜口機的加工精度及
定位精度不高，加工過程受力不均勻，管端容
易產生尖銳的微小缺陷。并且目前的無損檢
測手段無法檢測該類型的缺陷，在后續模擬
件的u型管與管板角焊縫焊接過程中，u型
管受焊接熱過程的影響，導致了微小缺陷的
進一步延伸，從而產生了明顯的線性裂紋。
為驗證該結論的正確性，我們進行了缺
陷復現性試驗，重現模擬件u型管與管板的
裝配、機加工和焊接過程。
3．1 試樣制備
3．1．1 制備復現性試驗用工裝1付。
3．1．2 隨即抽取同批號的剩余u型管12根
(長度L=m0mm)作如下編號QH一1、QH一
2、QH一3、QH一4、QH一5、QH一6、QH一7、QH
一8、QrI一9、QH一10、QH一11、QH一12，準備
管板試樣2塊。
3．1．3 對12根u型管進行RT檢測，對U
型管管端的內壁及外壁進行PT檢測，檢測結
果全部合格，見圖2。
3．1．4 分組進行u型管與管板的焊接質量
檢測，從12根無損檢測合格的U型管取出
QH～1—4定為A組，QH一5～8定為B組。
學兔兔 www.xuetutu.com
學兔兔 www.xuetutu.com
余熱鍋爐2011．1
陷，見圖6。
圖6 QH—B(焊前)PT無缺陷
3．3．4 對QH一5、QH一6、QH一7、QH一8與
試樣塊進行焊接。選用與模擬件焊接相同批
次的焊材，同一個焊工采用同樣的焊接參數，
在同一個場地進行焊接。
3．3．5 焊后對QH—B試樣PT探傷結果未
發現U型管管端及內壁存在任何缺陷，見圖
7n
圖7 QH—B(焊后)fyr無缺陷
3．3．6 結論：B組試驗的u型管與管板焊接
后U型管管端及內壁和外部未產生任何缺
陷。
3．4 復現性試驗結論
由以上A組和B組試驗結論可以證實
我們關于某換熱器模擬件的U型管與管板
焊后U型管管端內壁產生線性裂紋的原因
分析是準確的。即由于U型管與管板裝配
后端頭多余尺寸加工時使用的是便攜式鏜
口，造成加工過程受力不均勻，從而導致u
型管在加工過程中管端已經產生了尖銳的微
小缺陷，在后續u型管與管板角焊縫焊接過
程中，U型管受焊接熱過程的影響，使微小缺
陷進一步延伸，最終導致U型管管端內壁產
生了明顯的線性裂紋缺陷。
4 處理方案
針對以上A組和B組的復現性試驗原
因分析，我們對于此問題制定的最終處理方
案如下：對換熱器的制造工藝進行了更改，取
消了對U型管管端余量采用便攜式鏜口機
加工的工藝，改成采用鏜床進行機加工。
5 結論
由于u型管為奧氏體不銹鋼，質地較
軟、管子較薄。u型管與管板裝配后管端頭
多余尺寸采用便攜式鏜口機加工容易導致u
型管在加工過程中產生尖銳的微小缺陷，在
后續U型管與管板角焊縫焊接過程中受熱
過程影響容易導致了缺陷的進一步延伸，產
生明顯的線性裂紋缺陷。在本公司為某核電
高溫氣冷堆的二回路系統試驗裝置制造換熱
器的生產過程中我們調整了制造工藝，并且
對管壁較薄、直徑較小的不銹鋼管，特別是u
型管取消采用了便攜式鏜口機對其管端進行
的加工。
參考文獻
(1]焊接手冊．第一卷．中國機械工程學會焊接學會
編．
[2]GB151—1999《管殼式換熱器》．
[1]楊勝林，等．《u型管換熱器管板連接處管子開
裂原因分析》．
(3]何家勝．《u型管開裂失效分析》．《壓力容器》
2O07．5．
【4)錢頌文．《換熱器設計手冊》[M]．北京化學工業
出版社．2OO2．
(5]張文鉞，周振豐．《焊接冶金學》(上下冊)[M]．北
京：機械工業出版社，1995．
學兔兔 www.xuetutu.com

網友評論 more

機械安全論文最新內容

05-01