高压锅炉管内表面类裂纹缺陷的分析和评定

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1、高压锅炉管内表面类裂纹缺陷的分析和评定马红１，史志刚１，崔雄华１，刘富强２，王弘?１，贺锡鹏１，张磊１１．西安热工研究院有限公司，陕西西安７１００３２２．黔东电力有限公司，贵州镇远５５７７０２［摘要］对高压锅炉管内表面类裂纹缺陷的特征、来源、性质和危害性，以及相关标准中的规定进行了分析，提出了一种金相观察＋定向压扁的特殊间接试验方法对锅炉管内表面类裂纹缺陷进行间接检验评定，并对ＧＢ５３１０—２００８提出了增加压扁试验抽样比例、把扩口试验作为必检项目等建议。［关键词］高压锅炉管；内表面；类裂纹缺陷；制造缺陷；压扁试验［中图分类号］ＴＫ２２３．３；ＴＧ１１５［文

2、献标识码］Ｂ［文章编号］１００２３３６４（２０１０）１１００９３０４［犇犗犐编号］１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２３３６４．２０１０．１１．０９３犃犖犃犔犢犛犐犛犃犖犇犈犞犃犔犝犃犜犐犗犖犗犉犆犚犃犆犓犐犖犌犔犐犓犈犇犈犉犈犆犜犛犗犖犐犖犖犈犚犛犝犚犉犃犆犈犗犉犎犐犌犎犘犚犈犛犛犝犚犈犅犗犐犔犈犚犜犝犅犈犛１，ＳＨＩＺｈｉｇａｎｇ１，ＣＵＩＸｉｏｎｇｈｕａ１，ＬＩＵＦｕｑｉａｎｇ２，ＷＡＮＧＨｏｎｇｚｈｅ１，ＭＡＨｏｎｇ１，ＺＨＡＧＮＬｅｉ１ＨＥＸｉｐｅｎｇ１．Ｘｉ’ａｎＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏＬｔｄ，Ｘｉ’ａｎ７

3、１００３２，ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ２．ＱｉａｎｄｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏＬｔｄ，Ｚｈｅｎｙｕａｎ５５７７０２，ＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＰＲＣ犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓ，ｓｏｕｒｃｅｓ，ａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｒａｃｈｉｎｇｌｉｋｅｄｅｆｅｃｔｓｏｎｉｎｎｅｒｓｕｒｆａｃｅｏｆｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｂｏｉｌｅｒｔｕｂｅｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｒｈａｒｍｆｕｌｎｅｓｓａｎｄｓｔｉｐｕｌａｔｉｏｎｓｉｎｒｅｌａｔｅｄｓｔａｎｄａｒｄｓｈａｖｅｂｅｅｎａｎａｌｙｓｅｄ，ａｓｐｅｃｉａｌｉｎｄｉｒｅｃｔ

4、ｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄ，ｉ．ｅ．ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ＋ｄｉｒｅｃｔｅｄｆｌａｔｐｒｅｓｓｉｎｇ，ｂｅｉｎｇｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓｆｏｒｐｅｒｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄＧＢ５３１０—２００８，ｓｕｃｈａｓｉｎｃｒｅａｉｎｇｔｈｅｓａｍｐｌｉｎｇｒａｔｉｏｆｏｒｆｌａｔｐｒｅｓｓｉｎｇｔｅｓｔ，ａｎｄｔａｋｉｎｇｔｈｅｈｏｌｅｅｘｐａｎｄｉｎｇｔｅｓｔａｓａｎｅｃｅｓｓａｒｙｉｔｅｍ，ｂｅｉｎｇｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｂｏｉｌｅｒｔｕｂｅ；ｉｎｎｅｒ

5、ｓｕｒｆａｃｅ；ｃｒａｃｋｉｎｇｌｉｋｅｄｅｆｅｃｔ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｅｆｅｃｔ；ｆｌａｔｐｒｅｓｓｉｎｇｔｅｓｔ１类裂纹缺陷锅炉管内表面类似裂纹的细小裂隙造成管子开裂泄漏，严重影响了机组设备正常投运和安全生产。该类近年来多台火电机组在投运初期就频繁发生高压缺陷有以下特征：收稿日期：２０１００４１５作者简介：马红（１９６５），男，陕西西安人，研究员，长期从事电站金属结构强度和失效分析、寿命评估工作。９３（１）存在于锅炉不同部件（水冷壁、低温过热器、高（２）内表面的直道缺陷通过目视检测容易发现，而温过热器、高温再热器等）管子（２０Ｇ、１５ＣｒＭｏ、内表

6、面类裂纹缺陷通过目视检测很难发现（图１）。１２Ｃｒ１ＭｏＶ、Ｔ９１等）的直段和弯管部位。（ａ）直道（ｂ）类裂纹图１锅炉管内表面的直道和类裂纹缺陷形貌（３）在管子内表面开口，有些呈裂纹丛聚集，缺陷深度在０．２ｍｍ范围内，沿轴向长度一般为１０ｍｍ左沿管子轴向和径向分布，大多数缺陷沿径向稍倾斜且右（图２）。缝隙很细、个别稍宽；缺陷最深约为１ｍｍ，大部分缺陷图２锅炉管内表面类裂纹缺陷的微观形貌根据以上分析及该类缺陷的形貌特征，将其归于由图２可见，大多数类裂纹缺陷较细且裂纹内无“破裂、裂缝、缝隙或裂隙”类，参照ＡＳＭＥ标准统称为明显腐蚀痕迹（图２（ａ）和（ｂ）），少数

7、有腐蚀痕迹的类类裂纹缺陷。裂纹缺陷在腐蚀坑底部存在较细的裂纹尖端（图２（ｃ）和（ｄ）），类裂纹内表面缺陷与管子的形变织构流线变２类裂纹缺陷的形成化存在明显的对应关系（图２（ｅ）和（ｆ））。因此，管子直段和弯管内表面的该类缺陷应为制造缺陷。９４形成管子内表面类裂纹缺陷的原因为：穿孔内模纹缺陷发生疲劳扩展，甚至裂透泄漏（图３）。经过一定数量管子的穿孔后，内模表面因磨损变得粗糙，粗糙的内模表面使管坯内表面出现一些小凹坑，在后续的张力减径或空拔过程中，管坯内表面的小凹坑被不断地拉长拉细拉深，形成类裂纹缺陷。由于内表面类裂纹缺陷细小且位于内壁，因此无法按ＧＢ５３１０—

8、２００８中的“钢管的内外表面在充分照明条件下逐根目视