关于厚壁管道测温插座的裂纹分析

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1、关于厚壁管道测温插座的裂纹分析笔者就下述2个事例阐述了火电机组厚壁管道的热电偶温度插座产生焊接裂纹的情况，并以图片形式清晰地展示了管座在运行过程中产生裂纹的危害性。事例1：某电厂新建工程4x600MW机组中，主蒸汽管道的测温热电偶插座在水压过程中，6个热电偶管座有5个发生了泄漏，在随后的挖补过程中，发现管座焊缝内有裂纹，个别管座的裂纹已经从焊缝延伸到管道母材上。主蒸汽管道的材质是SA335P91。规格为6508mmx80mm，热电偶插座的材质是SA336F91．角番焊缝的焊材是E9015一仗B

2、9。图1是整体管座图，羊图2是裂纹形态图。图钞1整体管座图图2裂纹形态谕图事例2：该工程中的主燎给水管道上15个热电偶管座有114"在试运行过程中也发生了泄漏，其坡口锊设计形式同主蒸汽管道的с测温管座。主给水管道材质舵是WB36，规格是6508mmx50mlT1．旌热电偶管座的材质是1Crl8Ni9Ti，焊材为A羡302焊条。裂纹从管座衄根部裂透至焊缝表面。焊缝刨中的裂纹如图3所示。焊郝缝中的裂纹图3焊缝中的剁裂纹收稿日期：XX—1窘2—27；修回日期：XX激-06-181原因分析该电厂

3、主蒸汽管道与主给水｜管道的测温热电偶插座焊缝消均发生了泄漏，在随后打蚣磨中发现管座角焊缝均有裂纹产生，但主蒸汽管道与党主给水管道的管座产生裂纹胂的原因，既有共性，又有其自身特点。(1)焊后脍热处理不及时经调查．这2种管道生产厂家在焊制热旗电偶管座时，也进行了预热，但在焊后没有及时进行黟热处理，放置了一段时间后才将所有这种管段统一进炉⑴热处理。因而未及时进行消棹氢处理。是产生裂纹的外崞在因素。(2)坡口形式疟设计不合理焊缝坡口形式碴如图4所示。从焊缝的坡口袄形式来看，热电偶插座与肠管道根部

4、的间隙只有3inm，而钝边厚度有6mm，戳焊条电弧焊是根本无法焊揎透的，这样为产生根部裂纹粱创造了条件；管道壁厚大逸，热电偶插座的凹坑深，焊蛭条电弧焊操作难度大，焊攵缝层间清渣难度大，容易产皤生夹渣与气孔，这也为裂纹的产生与扩展创造了条件。湟图4焊缝坡口形式从挖缛开有裂纹的管座焊缝来看，叉焊缝根部均存在着未焊透。大部分管座焊缝都有层间υ夹渣和气孔。可以说坡口形骨式的不合理。易造成焊缝黩未焊透、层间夹渣与气孔等焊接缺陷，使之成为产生寥裂纹的内在因素。76·蚱焊工之友·焊接技术第36卷第4期

5、XX年8月(3壑)拘束应力大热电偶插座鲼的焊缝是封闭环形焊缝，由蓿于管壁较厚，结构刚性大完，封闭环形焊缝是在较大拘蚧束下焊接的，内应力很大，ν存在着3种应力，一是环揲形焊缝的切向应力，一是环Ｊ形焊缝的径向应力，还有槟一个就是厚度方向的应力。攸尤其是在焊缝的根部，这怵3种应力的叠加值最大，为塞拉应力。这就是裂纹先在焊缝根部产生，逐渐才扩展延ㄦ伸到焊缝表面的原因。对于主蒸汽P91管道，焊缝菔熔池金属如在温度较低的情蟓况下冷却时，会产生淬火玛马氏体，而淬火马氏体在随て后的热处理过程中转变成旦回火马氏

6、体时，相变体积将会缩小，产生拉应力，这ヵ种相变应力与结构所产生的欧应力相叠加，往往会超过材歆料的屈服强度，甚至超过强度极限，导致焊缝开裂。渔当不预热或预热温度低于200oC时，厚壁P91嫌钢管焊接在大拘束应力下，产生裂纹的几率可以说是1疸0o％。(4)异种钢焊接接头残余应力大主给水管道的热电偶插座使用的是俟不锈钢焊材，由于奥氏体返不锈钢(A302)的线膨惜胀系数比低合金钢(WB36)的大50％，由于2藉种钢线膨胀系数的差异很大坻，焊后会在焊接接头内产生较大的残余应力，这种应谨力即使

7、通过以后的热处理也绉难以消除。机组的起停，逼管壁循环温度的变化，焊缝与母材会产生很大的热膨胀内应力。另外，A302坩焊材与WB36母材的熔合凝固过渡层组织是马氏体，┻由于碳的迁移和扩散．会在尥WB36侧形成脱碳层，伦在奥氏体焊缝侧形成增碳层笳，也会增大焊接接头的裂⒐纹倾向。这种异种钢的焊接接头即使焊接工艺执行得很好，但机组经过几年的运行诂，也会产生裂纹。2解决方案(1)设计结构既┬要保证使用功能性及安全性テ，又要考虑安装方便，质量㈧可靠，可以将热电偶插座秕焊接形式改为螺纹连接形式辔。用螺

8、纹连接保证插座与热管道连接强度问题。用插座嘹外面的现场焊接角焊缝来骨保证管道的严密性问题，如匈图5所示。0oO簋州{l扭插座表面车制螺掴纹，并保证加工精度，虽说涩增大了制作加工难度，但对于生产厂家来说并不算一个难题。(2)对于已经绢生产出的热电偶插座，如发┕生泄漏可采取以下措施进冯行修补：a．对于主蒸汽佧P91管道上热电偶插座发生的泄漏．需用磁力钻和电磨头将以前的插座取下来冽，并进行着色探伤，检出管孔裂纹，直至打磨干净。将管孑L根部加工出一个易于铀焊透的钝边(1—2mm跛)，插座坡口应