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        汽輪機E H油管泄漏原因分析

        2014-04-26 06:36:18邵明星馬永泉張鴻武
        山東電力技術(shù) 2014年1期
        關(guān)鍵詞:焊口宏觀油管

        邵明星,馬永泉,張鴻武

        (國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院,山東 濟南 250002)

        0 引言

        2013年1月29日08:20,臨沂電廠運行人員巡檢發(fā)現(xiàn)6號機組EH油管處向外漏油,匯報調(diào)度申請停機處理,并于08:36機組停機。停機后檢查發(fā)現(xiàn)6號機A側(cè)中壓調(diào)門處至供熱調(diào)門EH油管一道焊口出現(xiàn)開裂情況,裂紋長度約1/3周圈,EH油管材質(zhì)為1 Cr18Ni9Ti,供油管內(nèi)油溫50℃。EH油管開裂對機組的安全運行造成了極大的影響,同時也造成了嚴重的經(jīng)濟損失。

        1 宏觀檢驗

        對EH進行宏觀分析,油管接頭連接方式為插接連接,而承壓類設備一般不允許采用插接結(jié)構(gòu)而采用對接結(jié)構(gòu),僅在特殊情況下偶爾采用。 裂紋發(fā)生在焊縫熔合線附近,裂紋垂直于管子軸向方向,長度約1/3周圈,見圖1(a);裂紋處無明顯塑性變形,焊縫焊角處過渡不圓滑,裂紋處出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象,見圖1(b);裂紋無分叉,無明顯腐蝕跡象,其余部位未發(fā)現(xiàn)微小裂紋;對EH油管沿縱向方向剖開,清晰可見裂紋貫穿EH油管截面,見圖2(a);且在中間出現(xiàn)斷層,裂紋處出現(xiàn)倒角缺口臺階現(xiàn)象,見圖2(b)。裂紋的總體方向應該是受到工作產(chǎn)生的應力所控制,系長期運行中產(chǎn)生的應力集中產(chǎn)生的疲勞裂紋。

        圖1 EH油管外壁裂紋宏觀形貌

        圖2 EH油管內(nèi)壁裂紋宏觀形貌

        2 顯微組織分析

        對EH油管縱向剖開,采用王水進行浸蝕,在50倍顯微鏡下清晰可見裂紋貫穿EH油管整個管壁,裂紋處金相組織為奧氏體+孿晶,根據(jù)DL884—2004《火電廠金相檢驗與評定技術(shù)導則》,組織正常,見圖3、圖4。

        圖3 EH油管裂紋附近金相組織(50倍放大)

        圖4 EH油管裂紋附近金相組織(400倍放大)

        3 化學成分分析

        采用SPECTROTEST定量光譜儀對EH油管取樣進行化學成分分析,分析結(jié)果如表1所示。由表1可見,EH油管的鈦含量低于標準GB1221—1992《耐熱鋼棒》對1Cr18Ni9Ti化學成分要求。不銹鋼中的鈦與碳結(jié)合生成碳化鈦,可以避免析出碳化鉻而造成晶界貧鉻,從而有效防止晶間腐蝕。但鈦元素在不銹鋼中也有一定的危害,比如鈦可以與氮結(jié)合生成氮化鈦,與氧結(jié)合生成二氧化鈦,氮化鈦與二氧化鈦在鋼中以夾雜物形式存在,降低了鋼的純凈度,使得不銹鋼表面質(zhì)量較差,極易造成大量廢品,所以鈦的加入量有一定的限制。在實際生成過程中為了有效的防止晶間腐蝕,鈦的加入量一般按5×(C%-0.02)~0.80計算。

        表1 EH油管化學成份 %

        4 分析及結(jié)論

        1)承壓類設備一般不允許采用插接結(jié)構(gòu)而采用對接結(jié)構(gòu),僅在特殊情況下偶爾采用,插接接頭更容易導致應力集中。

        2)裂紋起源于EH油管外部焊縫熔合線處,向母材及內(nèi)部擴展。裂紋處出現(xiàn)咬邊現(xiàn)象,咬邊易產(chǎn)生應力集中;且焊縫周圈厚度不一,可能在焊接過程中電流輸出較大,造成表面質(zhì)量較差。套管加工時由于車削等原因,存在倒角臺階[1],這樣很容易形成應力集中區(qū)。

        3)EH油管與汽機調(diào)門連接,機組運行過程中,長期受到各種振動影響,此時管道將承受很大的交變應力。影響EH油管的振動的因素很多[2],包括EH油管的管線布置、高壓調(diào)氣門閥體的振動、EH油管的自身振動以及管卡送懂或布置不當造成的共振等。

        綜合以上分析,EH油管采用焊接工藝不規(guī)范,造成應力集中,在運行過程中受到長期振動影響,在交變應力的作用下,應力集中程度較高的焊口熱影響區(qū)薄弱部位萌生裂紋并擴展,直至油管泄漏。

        5 處理及建議

        對EH油管焊接前,先進行合金元素分析,確保合金元素含量滿足GB1221—1992《耐熱鋼棒》對1Cr18Ni9Ti的化學成分要求。

        制定切實可行的焊接工藝,嚴格按照焊接工藝執(zhí)行。將不銹鋼管插入式焊接更換為對接焊接以減少應力,焊接時采用全氬弧焊焊接,并且要連續(xù)不間斷完成。焊接完成后,采用宏觀檢驗、著色、射線檢測,不允許出現(xiàn)夾渣、氣孔、咬邊、裂紋等缺陷,保證焊接質(zhì)量。

        結(jié)合現(xiàn)場實際情況,采取有效措施,以減小運行過程中的油管(調(diào)門)振動。若EH油管管線較長時,可采用管夾固定等方式減少油管的振動,管卡應布置合理,如果管夾布置不合理,不但不能對振動的管道起到約束和消振作用,反而可能會造成管系共振,加大EH油管振動。

        利用機組大小修期間加強EH油管焊口的監(jiān)督檢測,保障機組的安全運行。

        [1] 王亞瑛.2號機EH油管振動導致斷裂原因分析及處理方式[J].科技與企業(yè),2011(12):75.

        [2] 李勇.國產(chǎn)600 MW機組EH油系統(tǒng)管路振動原因及處理[J].東北電力技術(shù),2009(12):45-48.

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