焊接见证件弯曲试件产生裂纹的原因分析及预防措施

赵利勇

摘 要：蒸汽发生器一次侧接管与安全端焊缝为主要承压焊缝，并涉及异种钢焊接，为保证产品焊缝质量，设置了产品焊接见证件。该产品焊接见证件在进行机械性能试验时，背弯试样和侧弯试样均发现裂纹。为分析焊缝质量并为重新试验提供依据，该文通过SEM电镜扫描和能谱分析法对产品焊接见证件的弯曲试验试样裂纹面进行了分析，认为：309L堆焊层局部存在着焊接缺陷，在弯曲过程中导致309L堆焊层出现裂纹，按照RCC-M S3152 a）要求可重新切去试样进行试验。该文同时根据分析结果对类似问题提出了预防措施，以免再次发生。

关键词：焊接见证件 理化试验 弯曲试验 裂纹 预防措施

中图分类号：TG44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0174-02

在核电设备制造中，根据RCC-M要求供应商必须在制造期间制作若干产品焊接见证件，作为产品焊缝的一致证据和产品焊缝质量的证据。

弯曲试验能反映焊接接头各区域的塑性差别，暴露焊接缺陷及接头性能的薄弱区域，考核熔合线的熔合质量，特别是侧弯更能反映焊缝与金属母材之间的结合程度，对检验不同金属组成的焊接接头的熔合质量更为有效。蒸汽发生器一次侧接管与安全端焊缝为主要承压焊缝，根据RCC-M S7800规则，焊接见证件的破坏试验与工艺评定的破坏试验一致，均要求进行弯曲试验[1]。

1 焊接见证件弯曲试验

一次侧接管安全端焊接见证件所用接管为18MND5锻件（Ф外1022/Ф内804×180），预堆不锈钢隔离层，堆焊材料为不锈钢焊带（309L+308L，60×0.5 mm）；安全端焊接见证件所用材料为Z2CND18.12锻件（Ф外1022/Ф内770×180）。安全端与隔离层的焊接填充材料为308L不锈钢焊丝（Ф1.2 mm/Ф1.6 mm），焊接参数（如表1），弯曲试验要求（见表2）。

2 试验结果及分析

按照表2要求的试验方法进行试验后，试样SA-6、7、9结果合格，但背弯试样SA-8侧面的309L堆焊层出现裂纹并往308L堆焊层发展，SA-10、11侧弯试样接管侧内壁309L堆焊层存在裂纹。根据验收要求，背弯试验不合格，侧弯试样出现约2.4 mm的裂纹，可判为合格。但考虑到一次侧接管安全端焊缝为一回路主焊缝，因此将侧弯试样的裂纹判为不合格。

根据RCC-M S3152 a）对破坏性试验复试情况的要求：“如果某一不合格的结果是由于试验的实施过程有问题或由于在试样中存在缺陷引起的，则有关结果不予认可，并应重新进行试验。”

为了保证试验的有效性，利用SEM扫描电子显微镜对裂纹微观形貌进行了分析[2-3]（见图1），以判定是否满足重新试验的要求。

通过分析发现在309L裂纹面存在夹杂物，主要分布于309L堆焊层靠近坡口面309L隔离层处，靠近背弯试样侧面的表面。同时对裂纹层面的物质进行了分析，结果（如表3）。

根据分析可判定夹杂物中主要元素为O、Mn、Si、Al、Cr等，即夹杂物主要为氧化物[4]。

3 试验结论

经上述分析，可以判定导致弯曲过程中309L堆焊层出现裂纹的原因为堆焊层均存在或积聚了夹杂物，按照RCC-M S3152 a）要求可重新切去试样进行试验。经过重新试验，一次侧接管安全端焊接见证件的弯曲试验合格。

4 预防措施

蒸汽发生器一次侧接管安全端焊缝质量要求高，为保证焊缝质量应加强焊接准备和焊接过程的质量控制，监造人员应：

（1）对产品所用主要材料进行严格管理，按照要求对材料进行复验，并对复验过程进行监督。

（2）焊前应对坡口和焊材进行目视检查，确认待焊表面清洁。

（3）焊接过程中应监督焊工严格按照焊接工艺施焊，并监督对每一焊道进行充分的打磨，打磨后应进行目视检查，保证去除焊渣、氧化物等，以防止焊缝中夹杂物的产生。

（4）焊后监督制造厂按程序对焊缝、热影响区及母材相关区域进行无损检验。

参考文献

[1]RCC-M S7800，产品焊缝的破坏性试验：产品焊接见证件[S].压水堆核岛机械设备设计和建造规则，2000.

[2]朱琳.扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用[J].吉林化工学院院报，2007（4）：81-84.

[3]李巧玲，叶云.SEM对45钢与W9MnCrV磨擦焊焊接接头组织分析[J].电子显微学报，2003，22（6）：566-567.

[4]陈伯蠡.焊接工程缺欠分析与对策[M].机械工业出版社，2010.