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膜式管屏結構的高溫再熱器失效分析

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本文針對超（亞）臨界循環(huán)流化床鍋爐膜式管屏結構的高溫再熱器管出現開裂問題，進行了失效分析，確定裂紋開裂的性質為：現場施工焊縫焊接熱輸入量過大，焊后殘余應力及該位置的結構應力等因素共同作用下，導致高溫再熱器管熔合線處產生環(huán)向焊接熱裂紋。

循環(huán)流化床鍋爐；膜式管屏結構；高溫再熱器；失效分析

1.概述

近年來國內外多個電廠發(fā)生高溫再熱器泄漏問題，鍋爐類型為超（亞）臨界循環(huán)流化床，高溫再熱器結構為膜式管屏結構，泄漏位置及類型主要為在鰭片處環(huán)向開裂及鰭片端頭的橫向開裂，如下圖1所示。

2.原因分析

理化檢驗高溫再熱器鰭片處環(huán)向開裂的取樣管，其化學成分、力學性能及金相組織等各項理化性能滿足標準要求，熔合線處有多條環(huán)向沿晶氧化裂紋，裂紋由熔合線處焊縫向母材方向環(huán)向擴展，金相照片如下圖2所示。

從裂紋特征來看，熔合線處的環(huán)向裂紋具備焊接熱裂紋中液化裂紋的位置和形貌特征（出現在緊靠熔合線區(qū)域且沿晶開裂）；同時，該角焊縫位置的熔合線處為應力集中點，存在較大的結構應力，較大的結構應力和焊后殘余應力，促進了該位置焊接熱裂紋的產生和擴展。

3.結論及建議

現場施工焊縫焊接熱輸入量過大，焊后殘余應力及該位置的結構應力等因素共同作用下，導致高溫再熱器管熔合線處產生環(huán)向焊接熱裂紋。針對以上結論，建議如下：

（1）將大屏分割成兩小屏，以降低結構應力和熱應力。

（2）現場焊接時，應控制好熱輸入量，避免出現焊接熱裂紋，焊后進行滲透探傷。

[1]ASTM A213/A213M-201,Standard Specification for Seamless Ferritic and Austenitic Alloy-Steel Boiler,Superheater,and Heat-Exchanger Tubes[S].

[2]楊華春，屠勇.超（超）臨界機組鍋爐鋼管選材與國產化可行性,2005,超超臨界鍋爐用鋼及焊接技術論文集

[3]楊富，章應霖，任永寧等.新型耐熱鋼焊接[M].北京：中國電力出版社，2006：143.

圖1 裂紋位置宏觀形貌

圖2 裂紋金相照片