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摘 要：高压缸上本体、支撑杆、焊缝组织均未发现异常，坑底裂纹发生在熔合线附近的粗晶区中，由焊趾部位开始，裂纹尖端延伸至细晶区。裂纹开裂位置位于高压缸缸体内支撑杆与焊缝接触面位置。高压缸支撑杆结构，缸体外部2#裂纹及现场深挖位置。现场对泄漏部位进行金相检验，发现已泄漏的2#支撑杆存在裂纹，并有针对性地对其余11根支撑杆外部堆焊层进行低倍检验。在检验的过程中发现1#支撑杆焊缝位置存在不同程度的裂纹。该文拟对这些裂纹的分布及其特征进行分析，着重研究1#和2#支撑杆焊缝的金相组织；并提出焊接工艺改进的建议。
关键词：高压缸 缸体 支撑杆 裂纹
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0084-02
某运行核电厂4#机组高压缸发生泄漏，泄漏部位位于高压缸缸体支撑杆区域，该缺陷部位内部运行蒸汽压力为1.03 MPa，运行温度为181.4 ℃。缸体设计材质为ZG15Cr2Mol，其合金元素含量高，且S、P等杂质含量较高，可焊性较差，焊接过程中易产生裂纹及点状缺陷[1-3]。
高压缸支撑杆结构，缸体外部2#裂纹及现场深挖位置。现场对泄漏部位进行金相检验，发现已泄漏的2#支撑杆存在裂纹，并有针对性地对其余11根支撑杆外部堆焊层进行低倍检验。在检验的过程中发现#1支撑杆焊缝位置存在不同程度的裂纹。该文拟对这些裂纹的分布及其特征进行分析，着重研究#1和#2支撑杆焊缝的金相组织；并提出焊接工艺改进的建议。
依据GB/T13299-1991《钢的显微组织评定方法》进行金相检验，检验位置包括电端6根和调端6根支撑杆与缸体焊接位置。根据GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验》，使用Equotip bambino2金属里氏硬度计在金相位置上进行硬度测试。现场切割高压缸裂纹试样，借助TESCAN VEGA TS5136XM扫描电子显微镜对裂纹断面进行微观形貌分析。
1 试验结果与讨论
1.1 金相观察
支撑杆位置见图1。
为调端的焊缝表面形貌。1#支撑杆焊缝的熔合线附近有少量的夹渣缺陷，焊缝中有裂纹，长度约40 mm，未发现未焊透、未熔合、气孔等焊接缺陷。2#支撑杆焊缝熔合线附近及焊缝中有裂纹，沿支撑杆外圆方向分布。3#、4#、5#和6#支撑杆焊缝的熔合线附近有少量的夹渣缺陷，未发现未焊透、未熔合、气孔、裂纹等焊接缺陷。
图2（a）显示2#支撑杆第一处高压缸上缸体的金相组织为铁素体+贝氏体，晶粒度3～4级；焊缝熔合良好，未发现焊接缺陷（图2（b））；焊缝金相组织为回火贝氏体，未发现焊接缺陷（图2（c））。
1.2 SEM观察
1#支撑杆试样的扫描电镜形貌如图3所示。由图可见，裂纹断面宏观上较为平整，没有明显的塑性变形，断面存在一定程度的氧化；断面内侧有两处明显的缺陷，缺陷尺寸相当，约10.5 mm×2.4 mm；断面微观形貌为枝状晶形貌，呈沿晶断裂特征。其主要原因为焊后再次加热到500 ℃～700 ℃时，在热影响区的过热区内，由于碳化物析出引起的晶内二次强化，而一些弱化晶界的微量元素的析出，以及使焊接应力松弛时的附加变形集中于晶界，而导致沿晶开裂。因此，这种裂纹具有晶间开裂的特征，并且多发生在存在应力集中的热影响区粗晶区内。
在金相位置上进行硬度测试，结果见图4。缸体12处本体及焊缝的硬度结果均满足标准要求（DL/T 438-2009）。
2 结论与建议
（1）检验高压缸上本体、支撑杆、焊缝组织均未发现异常，坑底裂纹发生在熔合线附近的粗晶区中，从焊趾部位开始，裂纹尖端延伸至细晶区，表现为焊接再热裂纹特征。
（2）裂纹开裂位置位于高压缸缸体内支撑杆与焊缝接触面位置，由于支撑杆与缸体间存在一定的间隙，导致该位置存在较大的应力集中，设备在运行的过程中，设备的振动促进了裂纹的扩展，并最终导致部件失效。
（3）建议在制定焊后热处理工艺时，应尽量减少焊件在敏感温度范围内的停留时间。
（4）在条件允许的前提下，建议合理控制升温速度，减小再热裂纹敏感区停留时间，防止产生再热裂纹；冷却速度也应合理控制。
（5）减少焊接应力，合理地安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。
（6）在设计上，考虑支撑杆与缸体内表面接触面处也进行焊接，增加该位置的强度，并减轻应力集中。
参考文献
[1] 葛炼伟，唐世延，李太江，等.某核电机组高压缸裂纹的焊接修复[J].热力发电，2014，43（1）：137-139.
[2] 姜求志，王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M].北京：中国电力出版社，2000.
[3] 姚兵印，李太江，康豫军，等.除氧头接管座焊缝开裂分析及修复.热力发电，2010，39（7）：98-100.
关键词：高压缸 缸体 支撑杆 裂纹
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0084-02
某运行核电厂4#机组高压缸发生泄漏，泄漏部位位于高压缸缸体支撑杆区域，该缺陷部位内部运行蒸汽压力为1.03 MPa，运行温度为181.4 ℃。缸体设计材质为ZG15Cr2Mol，其合金元素含量高，且S、P等杂质含量较高，可焊性较差，焊接过程中易产生裂纹及点状缺陷[1-3]。
高压缸支撑杆结构，缸体外部2#裂纹及现场深挖位置。现场对泄漏部位进行金相检验，发现已泄漏的2#支撑杆存在裂纹，并有针对性地对其余11根支撑杆外部堆焊层进行低倍检验。在检验的过程中发现#1支撑杆焊缝位置存在不同程度的裂纹。该文拟对这些裂纹的分布及其特征进行分析，着重研究#1和#2支撑杆焊缝的金相组织；并提出焊接工艺改进的建议。
依据GB/T13299-1991《钢的显微组织评定方法》进行金相检验，检验位置包括电端6根和调端6根支撑杆与缸体焊接位置。根据GB/T17394-1998《金属里氏硬度试验》，使用Equotip bambino2金属里氏硬度计在金相位置上进行硬度测试。现场切割高压缸裂纹试样，借助TESCAN VEGA TS5136XM扫描电子显微镜对裂纹断面进行微观形貌分析。
1 试验结果与讨论
1.1 金相观察
支撑杆位置见图1。
为调端的焊缝表面形貌。1#支撑杆焊缝的熔合线附近有少量的夹渣缺陷，焊缝中有裂纹，长度约40 mm，未发现未焊透、未熔合、气孔等焊接缺陷。2#支撑杆焊缝熔合线附近及焊缝中有裂纹，沿支撑杆外圆方向分布。3#、4#、5#和6#支撑杆焊缝的熔合线附近有少量的夹渣缺陷，未发现未焊透、未熔合、气孔、裂纹等焊接缺陷。
图2（a）显示2#支撑杆第一处高压缸上缸体的金相组织为铁素体+贝氏体，晶粒度3～4级；焊缝熔合良好，未发现焊接缺陷（图2（b））；焊缝金相组织为回火贝氏体，未发现焊接缺陷（图2（c））。
1.2 SEM观察
1#支撑杆试样的扫描电镜形貌如图3所示。由图可见，裂纹断面宏观上较为平整，没有明显的塑性变形，断面存在一定程度的氧化；断面内侧有两处明显的缺陷，缺陷尺寸相当，约10.5 mm×2.4 mm；断面微观形貌为枝状晶形貌，呈沿晶断裂特征。其主要原因为焊后再次加热到500 ℃～700 ℃时，在热影响区的过热区内，由于碳化物析出引起的晶内二次强化，而一些弱化晶界的微量元素的析出，以及使焊接应力松弛时的附加变形集中于晶界，而导致沿晶开裂。因此，这种裂纹具有晶间开裂的特征，并且多发生在存在应力集中的热影响区粗晶区内。
在金相位置上进行硬度测试，结果见图4。缸体12处本体及焊缝的硬度结果均满足标准要求（DL/T 438-2009）。
2 结论与建议
（1）检验高压缸上本体、支撑杆、焊缝组织均未发现异常，坑底裂纹发生在熔合线附近的粗晶区中，从焊趾部位开始，裂纹尖端延伸至细晶区，表现为焊接再热裂纹特征。
（2）裂纹开裂位置位于高压缸缸体内支撑杆与焊缝接触面位置，由于支撑杆与缸体间存在一定的间隙，导致该位置存在较大的应力集中，设备在运行的过程中，设备的振动促进了裂纹的扩展，并最终导致部件失效。
（3）建议在制定焊后热处理工艺时，应尽量减少焊件在敏感温度范围内的停留时间。
（4）在条件允许的前提下，建议合理控制升温速度，减小再热裂纹敏感区停留时间，防止产生再热裂纹；冷却速度也应合理控制。
（5）减少焊接应力，合理地安排焊接顺序、减少余高、避免咬边及根部未焊透等缺陷以减少焊接应力。
（6）在设计上，考虑支撑杆与缸体内表面接触面处也进行焊接，增加该位置的强度，并减轻应力集中。
参考文献
[1] 葛炼伟，唐世延，李太江，等.某核电机组高压缸裂纹的焊接修复[J].热力发电，2014，43（1）：137-139.
[2] 姜求志，王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M].北京：中国电力出版社，2000.
[3] 姚兵印，李太江，康豫军，等.除氧头接管座焊缝开裂分析及修复.热力发电，2010，39（7）：98-100.