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1、经验交流主蒸汽管道热挤压三通焊缝开裂原因及处理张淑军(天津华电北宸分布式能源有限公司,天津300400)摘要：通过对主蒸汽管道热压三通焊缝开裂原因分析。得出几何突变处产生应力集中和机组启停较繁都是加速三通焊缝蠕变损伤的主要因素。焊缝熔合线附近的是在役管道焊缝检查重点。关键词：热压三通；焊缝；蠕变开裂中图分类号：TG441.7;TM621文献标识码：A文章编号：1674—3024(2015)10—130—011概况应力集中增大。该焊接接头最薄弱部位刚好处于结构上应力集中部位,长期在应力及温度作用下发生蠕变开裂。某机组是由两台炉一台(3)从三通焊缝的运行时间和机组启停次数看,各三通焊缝机组成,于1
2、960年投入运的施焊时间、运行时间和启、停次数见表2。开裂三通支通(7号)行。主蒸汽管道为母管制,管焊缝的运行时间171932小时、启停达456次,未开裂三通支通子材质为前苏联12X1MΦ(8号)焊缝和运行时间216000小时、启停为25次；这两个三通(中国12Cr1MoV),规格支通焊缝和运行时间差和启停次数差的比,即Φ273×22mm；运行参数：温度(171932-216000)小时/(456-25)次＝-102小时/次540℃,压力9.8MPa。从计算中可以看出,三通型号、结构和运行参数相同,机组主蒸汽管道上有8个三每启停1次至少相当于102小时的运行时间(其它因素对三通通(等径4个,非
3、等径4个),焊缝寿命影响不计)。机组启停主要是热交变应力引起的热疲劳材质为前苏联20XMΦ.丨(中损伤,也加速三通焊缝蠕变损伤进程。国ZG20CrMoV)钢铸件,于1981和1982年将该三通更换为12Cr1MoV热挤压三通。2007年3检查和处理检修起机时,发现主蒸汽管道上三通处漏泄,见图1中7号三3.1检查方法通。停机后检查发现,开裂位置为该三通支通对接焊缝母材侧沿(1)宏观检查位置：热挤压三通处表面、三通与管道相接的焊缝熔合线附近开裂,为了分析三通焊口裂纹原因,对其进行了焊缝表面。重点布位是焊缝熔合线附近的热影响区。应在打磨前光谱分析、宏观形貌分析、附近金相组织分析、管糸支吊架宏观清除表
4、面复灰,检查时借助放大镱和不同角度光线检查。根据主检查。根据分析结果对其它热挤压三通进行检查和处理。蒸汽管道长时间运行产生裂纹时表面的氧化皮也沿裂纹方向开2原因分析裂的特点,发现氧化皮有开裂可以打磨后进行复检,并可借助无损探伤确认。2.1光谱分析(2)超声波探伤：对热挤压三通焊缝内部缺陷和焊缝热影区用WK-3型便携式光谱分析仪,对三通、焊缝和相邻管材进的内、外壁表面裂纹的检查。特别注意焊缝熔合线附近的热影响行定性分析,均含有Cr、Mo、V元素。符合12Cr1MoV钢种的要求。区处的波射。2.2裂纹宏观形貌分析(3)金相组织分析：结合宏观检查和无损探伤情况进行金相开裂位置是三通支通与汽机主蒸汽管
5、道对接焊缝,并在支组织分析,确定材料的老化程度。重点位置是三通焊缝熔合线附通三通侧沿焊缝边缘母材处开裂,图3是裂纹宏观形貌。开裂外近的热影响区的组织变化。表面不是一条直线,裂纹基本平行焊缝边缘,且沿周向发展。裂3.2三通进行检查和处理纹长330mm,最大开口宽1mm。部位在东半周偏南侧约管子1/3对7个热挤压三通进行检查和处理情况见表3。从中发现问周长。题如下：2.3硬度检测(1)#1三通支通超声波探伤,内壁有裂纹50mm。硬度计型号：HLN-11A；对三通、焊缝、管材进行硬度测量,(2)#2三通出汽侧金相组织检查,蠕变孔洞3级。从表1看出三通、焊缝、管材硬度值接近。(3)#3三通支通焊缝附近
6、有裂纹痕迹,去除氧化皮检查和超三通硬度测试结果表1声波复探,确认是裂纹,其裂纹长为180mm。位置三通焊缝管材总之,对8个三通进行检查后,其中发现停、起次数多有3硬度值116117114115110113117115116个三通产生裂纹,蠕变孔洞在3级以上有3个,运行21.6万小时2.4管糸支吊架检查有2个三通；及时对8个三通中的6个三通进行更换处理。对同支吊架检查,除发现个别弹簧吊架的弹簧压缩值过大或过类型机组管道作相应的检查和处理。小,均未发现其它问题,管糸状态良好。2.5裂纹原因分析4结论(1)由于长期在高温、高压、高应力作用下,使三通支管焊缝(1)热挤压三通焊缝熔合线附近的热影响区开裂
7、机理主要是组织性能逐渐老化,产生蠕变损伤。焊缝热影区蠕变孔洞已达蠕变开裂。(2)几何突变产生应力集中和机组启停较繁都加速了4-5级。蠕变损伤进程。(3)几何突变、焊缝熔合线附近是在役管道检查重(2)从结构看,三通支通与短管Φ273×26mm相结,焊接时,点。将焊缝两侧坡口加工成Φ273×22mm,焊缝根部形成三角凹勾槽,三通侧焊缝边缘外表有凹角,该部位存在几何突变,径向有参考文献：效厚度减小4mm
