某超临界机组主蒸汽管道用P91钢热挤压三通失效分析.pdf

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1、第34卷第14期中国电机工程学报Vo1．34No．14May15，20142014年5月15日ProceedingsoftheCSEE~2014Chin．Soc．forElec．Eng．2307文章编号：0258．8013(2014)14．2307．07中图分类号：TG407某超临界机组主蒸汽管道用P91钢热挤压三通失效分析赵彦芬，张路，张国栋，纪榕2，夏志新，刘艳，赖云亭1，马芹征f1．苏州热工研究院，江苏省苏州市215004；2．华能太仓发电有限责任公司，江苏省苏州市215424)FailureAnalysiso

2、fP91SteelHotExtrudedTeeforMainSteamPipesofCertainSuperCriticalUnitsZHAOYanfen，ZHANGLu，ZHANGGuodong，JIRong，XIAZhixin，LIUYan，LAIYunting，MAQinzheng(1．SuzhouNuclearPowerResearchInstitute，Suzhou215004，JiangsuProvince，China；2．HuanengTaicangPowerGenerationCo．Ltd．Suzho

3、u215424，JiangsuProvince，China)ABSTRACT：Theteeofsuperheaterheaderoutletofsuper成为超临界火电厂锅炉用钢的首选材料【1。4】。此外，criticalDCfumaceleakedafteroperationfor5×10h．TheP91钢具有较好的焊接性能和抗疲劳强度，而且高normalmechanicstest,macro—andmicro—structureresearch，温下其许用应力具有明显的优势，在高温管道与设finiteelemen

4、tanalysisofcreepstress，etcwereemployedto备中得到日益广泛的应用】。高温管道与设备是锅investigatetheteefailuremechanism．Thesystematicresearchwasappliedforthefailuretee．Itshowsthattherearenocreep炉的核心部件，在服役过程中，这些构件处于高温cavitiesandmicrostructureagingcharactersnearthecrackof高压等苛刻的环境中，会发生蠕变

5、[6．9]，疲劳[10-13]teebodyandadjacentpipe．Stressassessmentmeetsthedesign及蠕变一疲劳交互[14-181等现象。导致材料性能劣化，requirements．Thecrackswereformedontheteemolding在运行过程中发生高温部件失效。process．Andcrackspropagatedduringtheteeoperation．Thestudyresultshavesometheoreticalandengineering根据电厂实际

6、情况，主蒸汽管道失效案例按照signifiCanceforlifemanagementofpowerplants．其失效原因分3类：1)原始材质性能存在问题。KEYWORDS：supercriticalunits；mainsteampipes；tee；如：国内某新建300MW火电机组的P91主蒸汽管crack；microstructure；strength；failureanalysis道在第4次点火启动后发生爆裂，查明该管道为国摘要：某超临界参数直流锅炉高温过热器出口三通在累计运内某些不具备资格条件的厂商生产，材质

7、出厂质量行近5X10h后发生泄漏。对该失效三通进行解体，采用宏有问题最终导致开裂。2)主蒸汽管道焊接接头存观检验与微观组织观察、力学性能检验、有限元蠕变应力分在问题。较常见的是焊接冷裂纹、再热裂纹。由于析等方法，开展裂纹观察分析、材质性能评价，并结合厚壁焊接接头与母材的差异性，如接头的物理、化学、三通的生产工艺进行原因分析。研究结果表明：三通本体、主裂纹附近及相邻管均未出现明显的长时蠕变空洞、组织严组织结构、机械性能等导致二者不匹配，形成裂纹重老化等特征，无明显因运行导致的组织过热特征，强度校失效L1。3)主蒸汽管道

8、运行过程中发生失效。如：核满足设计要求。主裂纹直管肩部过渡区内壁内凹带处启运行过程中，材质受到蠕变、蠕变．疲劳交互作用以裂，并向外壁扩展。该裂纹在三通热挤压成型过程中形成，及蒸汽环境等因素影响，导致主蒸汽管道的材质性在服役过程中进一步扩展直至断裂失效。能劣化，不满足服役条件要求最终导致开裂失效。关键词：超临界机组：主蒸汽管道；三通；裂纹；微观组