林华 张明珠
(1．广西壮族自治区特种设备监督检验院 广西 南宁 530022;2．国投钦州发电有限公司广西 钦州 535008）
摘要：本文针对国投钦州发电有限公司#1 锅炉主蒸汽管水压堵阀更换过程产生的焊接裂纹进行原
因分析，并采取了相应的改进措施，最终解决了水压堵阀焊接裂纹技术难题，对水压堵阀现场施
工工艺的编制具有参考作用。
关键词：堵阀; 焊接裂纹; 工艺措施
国投钦州发电有限公司一期工程建设两
台 60 万千瓦超临界燃煤发电机组，其锅炉为
东方锅炉(集团)股份有限公司生产的超临界
参数变压直流炉， 型号为DG1900/25.4-Ⅱ2型，
一次再热、单炉膛、尾部双烟道、采用挡板调
节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、
全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。1 号机组于
2007年 7月5 日顺利通过 168 小时运行， 2008
年3月4日主汽管道水压堵阀由于存在贯穿性
缺陷在运行过程发生蒸汽漏泄， 3 月12 日凌晨
#1 炉停炉，根据东方锅炉厂家建议，将漏泄堵
阀更换为新堵阀（新堵阀由锅炉厂提供），堵
阀更换工作由山东 xx 公司负责实施，施工单
位将旧堵阀切割下来，并对主蒸汽管道按要求
加工坡口，然后与新的堵阀对口施焊，堵阀炉
后侧焊口在焊到 50mm 厚度时，其焊缝两侧热
影响区出现裂纹，将焊缝纵向切开后，发现裂
纹已经延伸到根部，整个焊接工作被迫停止。
本文通过对堵阀焊接裂纹分析研究，并提出堵
阀焊接改进措施，取得良好的效果，克服了水
压堵阀焊接裂纹技术难题。
1 堵阀焊接裂纹状况
堵阀及主蒸汽管道坡口加工如图 1
焊缝裂纹发生在焊缝两侧热影响区，将
焊缝纵向切开后，发现裂纹主要集中在阀体
侧，并延伸到根部，焊缝热影响区裂纹形貌如
图2。
2 堵阀焊接裂纹产生原因分析
堵阀焊接裂纹造成停工停产给国投钦州
发电有限公司造成很大的经济损失，该公司集
中了东方锅炉厂、广西特种设备监督检验院、
广西电力试验研究院等单位的焊接、金属监督
专工及相关人员进行分析研究，大家认为导致
堵阀焊接裂纹主要原因有：
2.1 堵阀焊接性差
主蒸汽管道水压堵阀阀体材质为
SA217-C12A,属马氏体耐热铸钢，其化学成分
列入表 1，主蒸汽管道规格为Φ580×80，材质
为 SA335-P91 钢，属于马氏体高合金耐热钢，
其化学成分和常温力学性能列入表 2、表 3。
马氏体高合金耐热钢组织结构为马氏体
加部分铁素体，在高温环境下具有较好的组织
稳定性、高温持久强度、高温蠕变强度，但是
这种钢材合金元素含量较高，总量约为 10%以
上，属于空冷马氏体钢，裂纹指数
Psr=(%Cr)+(%Cu)+2(%Mo)+10(%V)+7(%Nb)+5(
%Ti)－2=12.8＞0，淬硬倾向大，容易产生裂
纹，焊接性能较差。
2.2 焊接应力影响
为缩短施焊时间，安装单位对堵阀前后两
侧焊口采取同时施焊措施，导致焊缝及热影响
区在冷却收缩阶段由于受到两侧母材的约束
产生拉应力成倍增加，造成焊缝及热影响区应
力高度集中。
2.3 外部应力影响
安装管道冷拉口所使用的加载工具，需待
整个对口焊接和热处理完毕后方卸载[1]
。在施
焊过程中，由于对口使用的手拉葫芦对焊工操
作有很大的影响，安装单位将手拉葫芦松开，
造成焊缝及热影响区在施焊过程中受到很大
的外部拉应力。
2.4 预热和层间温度的影响
由于 SA217-C12A、SA335-P91 钢具有一定
的冷、热裂纹倾向，因此必须经过焊前预热及
控制层间温度，才能有效地防止焊接裂纹产
生。在施焊过程中由于热处理设备不足，两个
焊口不能同时用远红外履带式加热片加热预
热，焊接过程中层间温度达不到规范要求。
2.5壁厚不小于70mm管子在焊到20mm左右时应
停止施焊并进行后热及焊后热处理后进行 100
％射线中间探伤，确认无超标缺陷后再继续施
焊完成[1]
，而施工单位在焊到 20mm左右时进行
中间射线探伤前没有按规程规定进行后热及
焊后热处理。
2.6 管道内壁充氩保护空间受到破坏
由于停炉时间不久，主蒸汽管道管壁温度
很高，当时工期非常紧张，为了尽早施工，施
工单位将堵阀前两个 PCV 阀打开进行排汽降
温，在堵阀焊接时这两个 V 阀没有关上，造成
焊接时雨水直接流入主汽管道内，造成管道内
壁充氩保护区易熔纸熔化，导致焊缝淬冷，产
生淬硬组织，并使水蒸汽中的氢扩散到焊缝
中，造成焊接接头组织及性能严重劣化。
2.7 施焊过程焊接监督管理不到位，焊接监督
人员未能及时发现管子在焊到 20mm左右进行
100％射线探伤前未进行后热及焊后热处理
后，未能及时发现管道在施焊过程进水等问
题，说明焊接施工过程焊接管理已经严重失
控。
3 堵阀焊接裂纹改进措施
根据以上水压堵阀焊接裂纹产生的原因分
析，借鉴其它电厂水压堵阀的焊接经验，结合
其焊接性能特殊性，大家提出了以下水压阀门
焊接的改进措施： 1) 重新制订切实可行的施工方案如水压
堵阀焊接裂纹清理措施、现场施焊工
艺及热处理工艺，并通过锅炉厂、电
厂、安装单位技术负责部门的审核批
准。
2) 对主蒸汽管道及堵阀裂纹进行打磨，
直到裂纹消除为止，并进行渗透探伤
确认。
3) 堵阀前后两侧焊口不能同时施焊，应
逐个施焊，以减小焊接应力集中。
4) 由于SA335-P91 钢焊接性较差，具有一
定的冷裂纹倾向，因此必须严格控制
预热和层间温度,焊前用电阻(远红外
覆带式加热片)加热坡口两侧 150mm左
右[3]
，焊前预热及层间温度见表 4，焊
接及焊后热处理工艺曲线见图 3。
5) 电焊填充及盖面焊时要控制焊接线能
量，焊接线能量过大，焊缝金属在高温
（1100℃以上）停留时间长，晶粒长大
变脆，会导致焊缝韧性降低，热影响区
软化乃至产生Ⅳ型裂纹。因此，SA335
-P91 钢焊接时应尽可能采用小线能
量，控制焊接电流使焊接线能量小于 3
0kJ/cm， 同时采用多层多道焊以防止焊
缝金属韧性降低。焊接工艺参数见表
5、表 6。
6) 冷拉焊口使用的冷拉工具如手拉葫
芦，应待整个焊口焊完并经过热处理
工作完毕后方可拆除。
7) 壁厚不小于 70mm 管子在焊到 20mm 左
右时必须停止施焊并进行后热及焊后
热处理后才能进行 100％射线探伤。
8) 做好管道隔离措施，防止焊接过程管
道进水、进汽，确保管道焊接对接焊
接时内壁充氩保护有效，施焊过程做
好施焊现场的挡风遮雨措施。
9) 焊接监督管理人员应加强对施焊过程
监督、管理工作，细心观察周围环境
是否满足施焊条件要求，焊工的操作
方法是否得当，焊接关键工艺参数是
否符合工艺要求，热处理工艺是否符
合标准要求等，确保施工技术方案真
正被贯彻到实践中去。
10) 焊接质量检查及验收实行三级验收制
度，焊接质量检查应包括焊接前、焊
接过程中、焊接结束后三个阶段，焊
接质检员应严把握焊接质量关。
4 结束语
通过对主蒸汽管道堵阀焊接产生的裂纹进
行原因分析并采取相应改进措施，最终取得良
好的效果， 堵阀焊缝在焊到 20mm 左右时做 100
％射线中间探伤、焊接完成后做 100％超声波
探伤、表面渗透探伤均未发现裂纹，保证了堵
阀的焊缝质量。
参考资料：
1 中国电力企业联合会.DL/T869-2004,电力
建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接
篇）；
2 陈剑虹.焊接手册,第二卷(材料的焊接).
机械工业出版社，中国机械工程学会锻压学
会,2003 年3月 1 日；
3 国电电力建设研究所.DL/T819-2002,《火
力发电厂焊接热处理技术规程》。
