压力管道热应力裂纹成因分析

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1、压力管道热应力裂纹成因分析孔庆明一、主要参数：管道材质：12Cr1MoV管道介质：过热蒸汽管道压力：8.8Mpa管道温度：540℃管道安装温度：0℃管道两固定管托间构造长度：49600mm管道膨胀节型式：∏型Ⅲ式（横臂长：4450mm,竖臂长：11600mm）水平布置二、裂纹表象：应力裂纹长度：350mm应力裂纹可见漏汽长度：200mm管道裂纹部位：膨胀节横臂与弯头焊缝热影响区内（过热区），管道横断面40°-120°夹角之间（面向管道介质流动方向）三、固定管托表象：固定管托型式（采用底托钢板夹抱钢筋混凝土桁架

2、）南侧固定管托受管道热膨胀轴向推力挤压已严重变形偏斜（偏斜量：30—50mm）。四、滑动管托表象：膨胀节竖臂滑动管托轴向偏移并脱离钢筋混凝土桁架。五、形成裂纹主要因素：1、初步判断膨胀节设计吸收热膨胀量小于实际运行使用时热膨胀伸长量，造成南侧固定管托钢板受超负荷轴向推力挤压以至变形偏斜，并引致膨胀节横臂受两侧轴向反作用推力挤压，应力加大。同时产生整体管线在膨胀节处发生横向位移，并引致滑动管托轴向偏移脱离钢筋混凝土桁架。2、初步判断施工方在安装焊接管线时没有严格按照制作要求与设计规范施工；⑴、在组装膨胀节时没有

3、按设计规范进行预拉伸。⑵、焊接工艺编排有待商榷（是否有更好焊接工艺编排已缩小热影响区中的过热区）。⑶、焊缝热处理不完善（未经预热，焊后保温时间、温度把握不准却）。3、运行使用方在投送汽时没有严格按照操作规程与技术要求对管线进行预热与疏水，并在投送汽时控制阀门开启过快造成管线上部温升快于管线下部（下部大量积水）引致管线上下部热膨胀量不一致，应力沿垂直管道轴向并向上作用使管道向上隆起，并在膨胀节横臂处达到应力集中。综合以上三点因素此裂纹是由于，过大的水平垂直于管道轴向的横向热膨胀应力在管道横臂处的集中，与垂直向上

4、的热应力的共同作用下，在膨胀节横臂处焊缝热影响区的过热区（塑性、韧性极大低于母材）的部位造成热应力裂纹。中煤龙化化工公司机动设备部水汽科2010-1-21