发电厂主蒸汽管道开裂分析

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1、发电厂主蒸汽管道开裂分析罗宏建，周重回，郑宏晔，赵州峰(浙江省电力试验研究院，浙江杭州310014)摘要：介绍了某机组主蒸汽管道水压试验隔离阀焊口开裂的情况，通过分析指出管道的一次应力过大是导致管道失效的主要原因。说明对高温高压管道进行改造时，必须重视管道应力分析的重要性。关键词：发电厂；主蒸汽管道；开裂；应力分析；一次应力中图分类号：TQ055．8文献标识码：B文章编号：1001—4837(2011)10—0052—04doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．10．009An

2、alysisonCrackingofMainStreaminPowerPlantLUOHong—jian，ZHOUChong—hui，ZHENHong—ye，ZHAOZhou—feng(ZhejiangElectricPowerTestandResearchInstitute，Hangzhou310014，China)Abstract：Thecrackintheweldjointbetweenaisolationvalveandamainstreampipewasintroduced．Theanalysi

3、sresultsshowedthattheexceedingprimarystresswasthekeyfactoroftheaccident．Finallytheimportanceofstressanalysiswhenreconstructpipewithhightemperatureandhighpressurewaspoint—edout．Keywords：powerplant；mainstreampipe；cracking；stressanalysis；primarystress管系应力水平的

4、关键因素。当这些因素发生变化0引言时，应根据实际数据重新进行应力分析，检查管道系统的安全性。随着火力发电机组容量的增大，四大管道的设计参数不断提高，管径及壁厚也随之加大，高温1主蒸汽管道焊口泄漏蒸汽管道的安全运行问题也越来越突出，而保证管系的应力水平在规范的许用应力范围内是设备某发电公司1锅炉系上海锅炉厂生产的亚安全可靠运行的前提条件。根据DL／T5366—临界强制循环汽包炉，配套的发电机组容量为2006(火力发电厂汽水管道应力计算技术规程》300MW，主蒸汽管道材质为SA335P22，规格为的规定，管道

5、在内压、自重和其他外载作用下所产0534．5mm×83．1mm。生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所为了便于汽机热态时进行锅炉水压试验，产生的二次应力应在设备所能安全承受的范围1996年10月，在23米层主蒸汽管道水平段10内。管道的规格、管系中刚性件的重量、保温的重恒吊与1l匣吊间安装了水压试验隔离阀。2011量、管系的约束条件及管道支吊系统等都是决定年6月，在锅炉23米层主蒸汽管道水压试验隔离52第28卷第l0期压力容器总第227期阀旁，发现蒸汽喷出的巨大异响，紧急停炉后发现主蒸汽管道与水压试验

6、隔离阀焊口(靠近锅炉侧)发生开裂(见图l，2)。图3断口形貌及周围蠕变空洞和微裂纹一次应力和二次应力j。一次应力是由于压力、重力及其他外力作用所产生的应力。它是平衡外图1主蒸汽管走向示意力荷载所需的应力，随外力荷载的增加而增加。一次应力的特点是没有自限性，即当管道内的塑性区扩展达到极限状态，使之变成几何可变的机构时，即使外力荷载不再增加，管道仍将产生不可限制的塑性流动J，直至破坏。可见一次应力对管道安全性危害最大。一次应力计算公式如下J：0．75iMapD．，，、￡下+蕊式中——应力增加系数图2主蒸汽管道

7、开裂位置及形貌——持续载荷作用在管道横截面上的合成力矩2裂纹形貌分析一管道抗弯矩p——介质压力D——管道内径裂纹产生于锅炉侧大小头焊缝的热影响区，——裂纹距离熔合线2—4mm，与熔合线平行，焊口外。管道外径壁开裂940mm，长度超过半圈(从3点钟位置至二次应力是由于管道变形受到约束而产生的应力，它由管道热胀、冷缩、端点位移等位移荷载9点钟位置，正下方为6点钟位置)，最大开裂部分在正下方，裂纹开口3mm左右，焊口内壁开裂的作用而引起。二次应力的特点是具有自限性，300mm，长度不到1／3圈。说明起裂点位于正

8、下即局部屈服或小量变形就可以使位移约束条件或自身变形的连续要求得到满足，从而变形不再继方，裂纹从外壁往内壁扩展。从断口处形貌图可知(如图3所示)，主裂纹续增大。二次应力是管道疲劳破坏的主要原因。周围分布着密集的蠕变空洞及由蠕变空洞串联而二次应力计算公式如下：成的微裂纹。可见断口形貌具有典型应力开裂的E：(L2)特征。式中——热胀引起的合成力矩3管系应力分析文中分别在安装隔离阀前及安装隔离阀后的状况下，对管系进行了应力校核。计算