[200805081813008]大型火电厂主蒸汽管焊缝裂纹案例及分.pdf

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1、大型火电厂主蒸汽管焊缝裂纹案例及分析范良（广西特种设备监督检验院广西５３００２2）摘要针对某大型火电机组在试运行期间主蒸汽管焊接接头出现裂纹的情况，从材料分析、焊接工艺、结构受力等方面进行综合分析。结果表明，焊接接头结构的不连续性、阀体母材缺陷及管系应力分布不合理等三方面因素的综合作用是导致该焊接接头在短期内失效的主要原因。关键词主蒸汽管阀体焊接接头裂纹ANALYSISOFTHEWELDINGCRACKONTHEMAINSTEAMPIPEOFALARGE-SCALETHERMALPOWERPLANTFanLiang(Guangxispecialtypeequipmentsuperintends

2、andcheckoutacademeGuangxi５３００２2)AbstractAimedatthecrackinthemainsteampipesolderconnectionofalarge-scalethermalpowerunitduringtheperiodofthepilotrun,thetextfromaspectsandsoonmaterialanalysis,weldingprocedure,structurestresscarriesonthethoroughanalysis.CometotheresultthatitistheprimarycausewhichtheSol

3、derconnectionexpiresintheshort-termthatthediscontinuityofthesolderconnectionstructure,thevalvebodyflawandthestressproducedbyunreasonabledistributionofpipearrangementthreeaspectfactorcombinedaction.KeywordsMainSteamPipeValvebodySolderconnectionCrack一、基本情况某火电厂一台新安装330MW机组在试运行期间主蒸汽管焊接接头出现裂纹并穿透近90mm的壁厚发

4、生泄漏。泄漏焊缝位于堵阀和高过联箱导管大小头连接处（见图1），堵阀侧外径（不含倒角部分）570mm，内径371.7mm，壁厚99.2mm；大小头侧外径541.1mm，内径371.7mm，壁厚84.7mm。堵阀材料为ZG15Cr1Mo1V，大小头材料为12Cr1MoV。采用双人对焊，氩弧打底电焊盖面，多层多道焊。焊丝材料规格TIG-R31，Ф2.5，焊条材料规格R317(E5515B2V)，Ф3.2、Ф4。该机组从试运行至堵阀发生泄漏停机，累计运行时间2164小时，其间共启停26次。1主蒸汽管额定运行压力为18.43Mpa，介质温度为543℃。〔图1〕焊接过程有两次较长时间的停焊。第一次，焊至焊

5、缝厚度16～20mm停焊，X射线拍片；第二次焊至焊缝厚度约75mm停焊，第二天继续焊。堵阀两侧约3米处各有一支吊架，一侧为弹簧支吊架，另一侧为固定支吊架。二、检验情况宏观检查：泄漏为焊接接头裂纹所致。从外表面看，该焊缝与阀体侧母材连接有约10mm高的台阶，形成约90°的夹角（见图2）。裂纹大部分沿焊缝与阀体的熔合线分布，长约1060mm，其中沿焊缝分布长度约70mm。从内壁看到阀体侧母材有一条长220mm的穿透性裂纹（见图3）。从裂纹贯穿处取样观察，断口分为两部分：由外壁向内约20～40mm范围内为沿熔合线开裂的脆性断口，其余部分为阀体母材的疲劳裂纹。疲劳源处可见4个直径约为3－4mm的疏松孔

6、，疲劳裂纹贯穿阀体进口管至内壁，并与熔合线裂纹相交（见图4）。台阶裂纹[图2]〔图3〕光谱分析：主蒸汽管母材、焊缝材质、堵阀母材均符合原设计要求。硬度检验（里氏硬度仪）：阀体母材外表面：101～120HB，焊缝：265～295HB；阀体母材内表面：207～237HB。金相检验：焊缝显微组织为回火贝氏体和网状铁素体，大小头侧母材显微组织为铁素体和珠光体，堵阀侧母材显微组织为珠光体和少量贝氏体，堵阀侧焊接热影响区发现沿晶裂2纹（见图5）。焊缝横断面宏观金相（见图6）发现，焊缝层数明显少于焊接工艺规定的层数，手工电弧焊每层焊缝厚度超过焊接工艺规定的厚度。〔图4〕〔图5〕200×〔图6〕三、原因分析1

7、、阀体材料特性。阀体材料为ZG15Cr1Mo1V，容易产生裂纹，对热处理冷却速度相当敏感，容易在铸件中造成不均匀的组织和性能。ZG15Cr1Mo1V钢的导热系数小，热膨胀系数大，在焊接的热循环作用下，会造成较大的变形和应力。焊接时的主要问题是，在近缝区形成淬硬组织的倾向很大，因而要用预热和补偿加热来焊接，而且在焊接后接头必须给以比较高的温度进行回火热处理，焊接接头的强度和塑性以及它的组织稳定性和运