孫宏軍

（國能雙遼發(fā)電有限公司，雙遼市 136400）

引言

某廠300MW機組EH油管發(fā)生漏油，漏泄點在5號高調(diào)EH油管與控制塊活接焊接接頭上。失效管材質(zhì)為1Cr18Ni9，規(guī)格為Φ14×2mm，管系工作壓力為14.5MPa，工作溫度范圍為35～50℃。管內(nèi)輸送介質(zhì)為磷酸酯抗燃油(EH油)。

至本次停爐檢修已累計運行約10萬小時,累計啟停次數(shù)70多次。

1 試驗與分析

1.1 宏觀及無損檢查分析

宏觀檢查發(fā)現(xiàn)漏泄點張口很小，自然光下目視無法發(fā)現(xiàn)，油管外表面光滑，無明顯腐蝕現(xiàn)象；經(jīng)著色滲透探傷發(fā)現(xiàn)漏泄點位于EH管水平段上部，漏泄源為一條總長約10mm的裂紋，裂紋全部在焊縫內(nèi)，沿熔趾平行擴展，兩者間距約為1mm。如圖1所示。

圖1 裂紋沿焊趾平行擴展

將裂紋端點處沿管軸向剖開檢查，油管內(nèi)壁未見腐蝕等異?，F(xiàn)象；同時發(fā)現(xiàn)，該處角焊縫采用的是內(nèi)伸式套管角焊縫，形成搭接接頭，而且角焊縫根部存在橫截面為三角形的未焊透缺陷，致漏裂紋即起源于未焊透尖端[1]。如圖2所示。

圖2 油管剖開圖

1.2 化學成分分析

用直讀式光譜儀分析內(nèi)、外套管和焊縫的合金成分，通過多次測量求平均值，內(nèi)套管和焊縫中鉻Cr、鎳Ni元素含量符合我國國家標準GB/T1220-2007的要求，外套管中鉻Cr、鎳Ni元素含量略低于標準的要求。光譜分析結(jié)果見表1。

表1 光譜分析結(jié)果

1.3 微觀組織分析

致漏裂紋和內(nèi)外套管間隙較大側(cè)角焊縫根部未焊透尖端的微觀形貌如圖3、4所示，從圖中可以看見裂紋均起源于角焊縫根部未焊透尖端，并沿熔合線向外擴展。

圖3 致漏裂紋形貌

圖4 根部未焊透

圖5、6為內(nèi)、外套管金相組織，均為正常的等軸孿晶奧氏體組織；圖7為焊縫及熱影響區(qū)組織形貌，圖左上側(cè)焊縫區(qū)組織呈奧氏體和呈樹枝狀分布的鐵素體，右下側(cè)內(nèi)套管側(cè)熱影響區(qū)組織呈現(xiàn)等軸孿晶奧氏體，兩者之間的狹帶區(qū)域為熔合區(qū)[2]。

圖5 內(nèi)套管金相組織

圖6 外套管金相組織

圖7 角焊縫及其熱影響區(qū)組織

2 試驗分析

從光譜分析結(jié)果可知，內(nèi)套管和焊縫材料的Cr、Ni元素含量符合相關(guān)國家標準的要求，外套管的Cr、Ni元素含量略低于相關(guān)國家標準的要求。根據(jù)宏觀分析結(jié)果和Cr、Ni元素含量同外套管實測值相當?shù)钠渌麏W氏體不銹鋼材料的力學性能指標來看，外套管的Cr、Ni元素含量偏低不能導致油管開裂。

從金相分析結(jié)果可知，斷裂起源于搭接接頭的焊縫根部未焊透。搭接接頭的焊縫屬于角焊縫，在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù)，承載后接頭部位受力情況比較復(fù)雜，存在附加的剪切應(yīng)力和彎矩，其應(yīng)力集中程度遠大于對接接頭，因而較少采用。承壓類特種設(shè)備一般不允許采用搭接結(jié)構(gòu)。未焊透不僅會削弱焊縫的截面積，顯著降低接頭的力學性能，而且由于未焊透引起應(yīng)力集中所造成的危害更大。由未焊透擴展成裂紋，是造成焊縫破壞的重要原因，尤其在動載下，對部件強度影響甚大[3]。

機組運行過程中，機組振動、管夾固定不好、伺服閥故障等因素，均可能引起EH管道振動，此時管道將承受很大的交變應(yīng)力。在交變應(yīng)力的作用下，應(yīng)力集中程度較高的根部未焊透尖端萌生裂紋并擴展，直至油管漏泄，上述分析可以通過圖3和圖4得以證實。

3 結(jié)論

本次EH油管泄漏原因為采用搭接接頭焊縫根部存在的未焊透在交變應(yīng)力作用下開裂并擴展所致[4]。