吴金福¹，肖琼智²，陈夏红³

    摘  要：某制硫酸余热锅炉由于管道材质和焊接工艺选择不合理，以及频繁开停机操作导致管道焊缝经常开裂。后通过将冲压弯头改为机制弯头，合理选择焊接工艺和参数，严格操作和维护检修规程，有效杜绝了焊缝开裂的问题。
    关键词：热应力；冲压弯头；机制弯头；焊缝
    中图分类号：TG404    文献标识码：B

    某台16t／h型号FR一12T一16／3．82一450制硫酸余热锅炉，由沸腾焙烧炉和锅炉蒸发面组成。锅炉工质压力4．3MPa、工质温度250℃，汽包下有八根下降管，其中四根φ108×6mm 20^#钢下降管引至烟道各蒸发面集箱上；另四根φ133×6mm20^#钢的下降管连接沸腾炉水管。
    2001年至2002年12月间，下降管及上升管弯头外侧焊缝经常开裂而泄漏，将泄漏点补焊一段时间后仍然漏，不能彻底消除。
    焊缝裂纹一般发生在：①冲压弯头的外侧焊缝处；②焊缝边缘和热影响区；③始发热源管端的焊缝上及热影响区，且裂纹与焊缝平行。见图l、2。

    一、焊缝裂纹原因
    1．频繁开停炉。该单位硫酸生产线设备较多，故障也多，经常开停炉，开炉时，管道因温度升高而伸长，停炉时则因温度降低而收缩，管道弯头焊缝受到交变应力。管道在多次反复的伸缩变化作用下，焊缝达到金属疲劳极限产生裂纹而泄漏。
    2．汽水压力大于4．3MPa，工质温度大于200℃时，管道应采用机制弯头连接。
    从表1可见，机制弯头弯曲半径大，弯管的弧度较长，在管道因温度变化而伸缩时，能承受较大应力而不会造成焊缝开裂；冲压弯头则很难适应这种变化，容易产生裂纹。
 表1 冲压弯头与机制弯头的比较表

    3．焊接工艺不当。
    (1)不应选用塑性、韧性较差的E4303焊条。
    (2)V型坡口大小不均，打磨粗糙，坡口间隙有的达5mm（易烧穿），有的不到lmm（难焊透）。
    (3)焊接电流、电弧、电压、焊速等工艺参数选择不合理，直接影响焊接质量。
    二、焊缝裂纹的预防
    1．减少开停机次数，做到计划检修。应做好日常维护工作，及时发现设备缺陷，可不停机处理的故障应及时处理。必须停机处理的故障应统一规划，安排检修，保证检修质量。
    2．采用机制弯头，并在直管段安装Ω或Z型补偿器。
    3．合理选择焊接工艺，提高焊接质量。
    (1)V型坡口加工应规范，坡口间隙为2mm，清除坡口附近30mm范围内的铁锈、水和油污等。
    (2)选用低氢型E5515-B1焊条，以获得塑性、韧性较好的焊缝。因该类焊条的熔渣不具氧化性，故对铁锈、水分、油污较敏感，一旦有氧侵入溶池很难脱出，因此要彻底清理坡口的杂污。同时，还需对焊条进行烘烤（温度350℃，时间1~2h)，烘干后的焊条应放保温筒内，随用随取，以免潮湿。
    (3)焊前对焊口两侧200mm范围局部预热，温度为150℃，以防止产生冷裂纹。
    (4)根据管道的材质及壁厚，选择适当的工艺参数施焊。
    我厂已将所有热力管道按上述规范安装与维修。现运行时间已超过8 600h，未发生任何焊缝裂纹泄漏事故，确保了设备的安全运行。