论文部分内容阅读
摘要：#1机组汽机侧6.5米南侧主蒸汽管道压力表管管座母管内孔超声波检测有裂纹。将管座切除后检查，在母管孔壁上分布多条裂纹，以管孔为中心向四周发展。
关键词：管孔；裂纹；主蒸汽
正文
1前言
大唐洛阳首阳山发电有限责任公司#1机组为220Mw机组于1988年投产，累计运行17.94万小时。2016年#1机组超低排放改造，结合机组检修对#1机组主、再热（热段）主蒸汽管道压力表管管座母管内孔，及炉侧放空气管进行检查。结果发现#1机组汽机侧6.5米南侧主蒸汽管道压力表管管座母管内孔，超声波检测有异常；割掉管座，经渗透检测发现为裂纹。
2本论
2.1检验检测
2.1.1 #1機组概况
装机容量为200MW，后升级为220 MW机组，主蒸汽温度540℃，压力13.7 Mpa，主蒸汽管材质10CrMo910，规格φ355×50mm，压力表管材质（12Cr1MoV）、规格φ14×2.5 mm，管孔孔径φ20mm。
2.1.2检验计划
2.1.2.1检验时机
根据大唐集团金属监督细则、DL/T438-2016火力发电厂金属技术监督规程文件对压力、温度压力表管座内孔检查规定，结合我厂检修计划，2016年12月份在#1机组超低排放改造期间，对主汽、再热管道压力表管座、温度表管座普查，对管座内孔进行超声波检验检查。尤其加强对主蒸汽管道管孔内壁进行超声波检验，主蒸汽管道压力表、疏水管附近、较长的死管和不常使用的联络管是可能积水或凝结水部位。对于与主蒸汽管道相连的联络管、疏水管等小管在运行时间大于10万小时的全部更换，如果条件不允许根据实际情况，有选择的对重点部位的管孔进行超生波检验及金相检验，必要时割掉小接管座对主蒸汽管孔内壁全面检查。
2.1.2.2检验方法
1、对角焊缝做渗透着色检验或者磁粉检验。
2、在角焊缝周围对大管做金相、壁厚检验。
3、对母管管孔做超声波检验。
4、对支管做壁厚测量。
5、对母管与支管材质进行光谱检验。
2.1.3管孔裂纹
2.1.3.1超声波检测
超声波探头选择根据主蒸汽管母管规格φ355×50mm，壁厚50mm选择13×13K1.5探头，根据底波反射波波高确定超声波检测灵敏度，对管孔进行超声波检验，沿切线方向进行扫查。
因为母管检测面是弯曲的，每一点的曲率都是不相同的，无法保证超声波检测过程中与接触面的耦合性，所以只有在1位置轴向检测时，检测灵敏度才最高的，最准确的。
在探头扫查过程中，发现深度20mm处，有超过底波20dB反射波出现，疑似缺陷波。
2.1.3.2着色检验
对超声波检验出现疑似缺陷波的管孔，切除管座对管孔内表面做渗透检测，发现数条发展垂直于内孔壁裂纹以及管孔外表面2mm左右的周向裂纹。
2.1.3.3其他检验
光谱检验：经布鲁克手持光谱仪S1 TITAN光谱检验，支管材料符合12Cr1MoV钢成分，母管材料符合10CrMo910钢成分，无异常。
金相组织：经现场金相检查母管金相组织正常，球化2-3级。
壁厚：经测厚，壁厚无减薄。
2.1.4内孔裂纹可能形成原因分析
2.1.4.1结构原因
2.1.4.1.1由于我厂压力表管垂直安装，且表管竖直段太长，垂直表管里易聚集凝结水，竖直段太长易造成凝结水量增大，大量的水集中流下，与母管内蒸汽介质对管孔相互作用，冷热交替母管内孔温差增加，母管内壁由此便产生温差应力增大，长期运行就产生了疲劳裂纹。
2.1.4.1.2支管规格φ14×2.5 mm，管孔孔径φ20mm，由于支管内径与管孔孔径不一致，在安放式管座焊接过程中，在焊缝处形成台阶、产生钝边等问题，在高压高温蒸汽由下往上对台阶的冲刷下，在变截面处发生应力集中，对近表面产生很大应力，撕裂这是管孔近表面周向裂纹产生的根部原因。
2.1.4.2微观原因
由于主蒸汽管道长期在高温高压、以及冷凝水的冷热交替作用下运行，随着时间的推移，材料内部碳化物球化使得蠕变速度加快，产生晶界裂纹，最终发展成为宏观裂纹。
2.1.5处理措施
2.1.5.1裂纹处理
对南侧主蒸汽压力表管孔经2 mm扩孔后，PT检验裂纹消失。
2.1.5.2结构改造
减少压力表管座竖直段长度。与管座连接垂直部分降为约35Cm。
加装变径短接头。更换新锻制管座为大小头，材质为10CrMo910，管座大小头尺寸φ47×10mm。
2.1.5.3焊前准备
1、新制作的大小头应做光谱及MT检测，坡口、钝边和内径加工尺寸合格。
2、大小头使用焊材焊丝为TIG-R40规格Φ2.5mm，焊条为R407，焊前焊材应做光谱检测。
3、清理大小头焊接处周围油污。
4、将主蒸汽管道原管座焊缝区域的金属打磨干净。
5、对口管径内壁错口不大于1.0mm，对口间隙2.5mm。
6、焊条使用前按要求350℃烘干1h，施焊时，存放至保温桶中。
7、焊接环境，温度高于5°管内无风、汽流通过。
8、准备各种焊接、加热工具及保温材料，热工做好表计校验。
9、将热电偶固定在焊缝边缘及主蒸汽管道对称点两个位置，覆带加热器应牢固地捆绑在管件的表面，且加热宽度，从大小头中心算起，每侧不得小于150mm；热处理时保温宽度，从焊缝中心算起，每侧不小300mm。 2.1.5.4焊接工艺
1、预热温度250℃，在焊接过程中保持此温度。不高于300℃。
2、焊接采用Ws/D工艺，严禁在被焊件表面随意引燃电弧或试验电流，起弧不得在坡口外，应在坡口内。
3、点固焊点应置于不影响视线、便于操作之处，一般可点1～2点，焊点长度不超过10mm，厚度不超过3mm。
4、点固焊是焊缝的组成部分，点固焊后应仔细检查焊点的质量，如发现有裂纹、气孔等缺陷，应将该焊点清除，重新进行点固焊。
5、氩弧焊打底层厚度不小于3mm，打底后应检查焊缝质量。
6、氩弧焊打底层焊接参数
焊接电流 105-110A
焊接极性 正接
焊丝规格 φ2.5
焊接厚度 ≥3mm
氩气流量 9-10
7.手工电弧焊参数
焊接极性 直流反接；
电焊直径：φ3.2mm
焊接电流：120A
层间温度：250℃；
施焊过程中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满，焊接完毕应清理焊渣，进行检查。焊缝质量自检合格方可进行后續工作。
2.1.5.5焊后热处理
1、焊后24小时内做热处理。
2、加热温度为720～750℃和恒温2个小时。
3、热处理的升、降温速度为：70°C /小时，降温至300°C以下可不控制。
4、热处理后，应做好热处理记录。
2.1.5.6焊后检验检测
1、管座焊缝MT、硬度检测合格。
2、将焊接在主汽管道上的热处理用测温热电偶加固件去除，用角磨机圆滑过渡。
2.1.6预防措施
1、机组停运时对于主蒸汽管道可能存在积水或者凝结水的管子，应该充分疏水；检修人员发现阀门不严、内漏时应该及时对阀门进行检修或更换，保证阀门严密不漏。
2、以后在对主蒸汽管道等高温高压厚壁管在进行小管孔加工时应从主蒸汽管内壁管孔倒角处开始然后向外扩展并进行倒角或处理成圆弧型进行过度。
3、机组运行人员应建立机组在启停及运行期间主蒸汽管道及与之相连的压力表管、疏水管附近、喷水减温器下部、较长的死管及不经常使用的联络管产生剧烈震动的管道位置、在运行中长期微震的管道或者表计管道。使用专用记录本进行记录并及时采取措施或者联系检修人员消除震动，以便在机炉大修或者条件允许时金属监督对所记录的部位进行重点监督检查。对机组支吊架进行定期检查对运行达10万小时的主蒸汽管道、再热蒸汽管道的支吊架要进行全面检查和调整，必要时应进行应力核算。
3结论
1、裂纹的形成与工作环境、设备结构、焊接接口结构有大关系，当焊接结构存在较大变截面处或应力集中区域时，容易诱发裂纹的形成与扩展。
2、机组运行等外部因素对裂纹产生和扩展也会产生一定的影响，在工作中要加强机组运行状态的管理和监督，避免超温，机组的快速启动和快速停机，避免因管理不当引起的安全事故。
3、焊接过程中要严格执行焊接规程，采用正确的焊接工艺和合格的焊接材料，焊后要及时热处理以及焊缝检验检测工作，是避免焊缝裂纹的有效手段。
4、裂纹的成因多种多样，但归根结底有一定的规律，需要加强平时的检查记录，台账管理，检验工作，认真执行规程标准的要求，可预防和提前发现很多隐患，及时消除，保证机组的稳定运行。
参考文献：
[1]DL/T438-2016火力发电厂金属技术监督规程
[2]DLT869-2012-火力发电厂焊接技术规程
[3]220MW机组集控运行规程
[4]根据大唐集团金属监督细则
关键词：管孔；裂纹；主蒸汽
正文
1前言
大唐洛阳首阳山发电有限责任公司#1机组为220Mw机组于1988年投产，累计运行17.94万小时。2016年#1机组超低排放改造，结合机组检修对#1机组主、再热（热段）主蒸汽管道压力表管管座母管内孔，及炉侧放空气管进行检查。结果发现#1机组汽机侧6.5米南侧主蒸汽管道压力表管管座母管内孔，超声波检测有异常；割掉管座，经渗透检测发现为裂纹。
2本论
2.1检验检测
2.1.1 #1機组概况
装机容量为200MW，后升级为220 MW机组，主蒸汽温度540℃，压力13.7 Mpa，主蒸汽管材质10CrMo910，规格φ355×50mm，压力表管材质（12Cr1MoV）、规格φ14×2.5 mm，管孔孔径φ20mm。
2.1.2检验计划
2.1.2.1检验时机
根据大唐集团金属监督细则、DL/T438-2016火力发电厂金属技术监督规程文件对压力、温度压力表管座内孔检查规定，结合我厂检修计划，2016年12月份在#1机组超低排放改造期间，对主汽、再热管道压力表管座、温度表管座普查，对管座内孔进行超声波检验检查。尤其加强对主蒸汽管道管孔内壁进行超声波检验，主蒸汽管道压力表、疏水管附近、较长的死管和不常使用的联络管是可能积水或凝结水部位。对于与主蒸汽管道相连的联络管、疏水管等小管在运行时间大于10万小时的全部更换，如果条件不允许根据实际情况，有选择的对重点部位的管孔进行超生波检验及金相检验，必要时割掉小接管座对主蒸汽管孔内壁全面检查。
2.1.2.2检验方法
1、对角焊缝做渗透着色检验或者磁粉检验。
2、在角焊缝周围对大管做金相、壁厚检验。
3、对母管管孔做超声波检验。
4、对支管做壁厚测量。
5、对母管与支管材质进行光谱检验。
2.1.3管孔裂纹
2.1.3.1超声波检测
超声波探头选择根据主蒸汽管母管规格φ355×50mm，壁厚50mm选择13×13K1.5探头，根据底波反射波波高确定超声波检测灵敏度，对管孔进行超声波检验，沿切线方向进行扫查。
因为母管检测面是弯曲的，每一点的曲率都是不相同的，无法保证超声波检测过程中与接触面的耦合性，所以只有在1位置轴向检测时，检测灵敏度才最高的，最准确的。
在探头扫查过程中，发现深度20mm处，有超过底波20dB反射波出现，疑似缺陷波。
2.1.3.2着色检验
对超声波检验出现疑似缺陷波的管孔，切除管座对管孔内表面做渗透检测，发现数条发展垂直于内孔壁裂纹以及管孔外表面2mm左右的周向裂纹。
2.1.3.3其他检验
光谱检验：经布鲁克手持光谱仪S1 TITAN光谱检验，支管材料符合12Cr1MoV钢成分，母管材料符合10CrMo910钢成分，无异常。
金相组织：经现场金相检查母管金相组织正常，球化2-3级。
壁厚：经测厚，壁厚无减薄。
2.1.4内孔裂纹可能形成原因分析
2.1.4.1结构原因
2.1.4.1.1由于我厂压力表管垂直安装，且表管竖直段太长，垂直表管里易聚集凝结水，竖直段太长易造成凝结水量增大，大量的水集中流下，与母管内蒸汽介质对管孔相互作用，冷热交替母管内孔温差增加，母管内壁由此便产生温差应力增大，长期运行就产生了疲劳裂纹。
2.1.4.1.2支管规格φ14×2.5 mm，管孔孔径φ20mm，由于支管内径与管孔孔径不一致，在安放式管座焊接过程中，在焊缝处形成台阶、产生钝边等问题，在高压高温蒸汽由下往上对台阶的冲刷下，在变截面处发生应力集中，对近表面产生很大应力，撕裂这是管孔近表面周向裂纹产生的根部原因。
2.1.4.2微观原因
由于主蒸汽管道长期在高温高压、以及冷凝水的冷热交替作用下运行，随着时间的推移，材料内部碳化物球化使得蠕变速度加快，产生晶界裂纹，最终发展成为宏观裂纹。
2.1.5处理措施
2.1.5.1裂纹处理
对南侧主蒸汽压力表管孔经2 mm扩孔后，PT检验裂纹消失。
2.1.5.2结构改造
减少压力表管座竖直段长度。与管座连接垂直部分降为约35Cm。
加装变径短接头。更换新锻制管座为大小头，材质为10CrMo910，管座大小头尺寸φ47×10mm。
2.1.5.3焊前准备
1、新制作的大小头应做光谱及MT检测，坡口、钝边和内径加工尺寸合格。
2、大小头使用焊材焊丝为TIG-R40规格Φ2.5mm，焊条为R407，焊前焊材应做光谱检测。
3、清理大小头焊接处周围油污。
4、将主蒸汽管道原管座焊缝区域的金属打磨干净。
5、对口管径内壁错口不大于1.0mm，对口间隙2.5mm。
6、焊条使用前按要求350℃烘干1h，施焊时，存放至保温桶中。
7、焊接环境，温度高于5°管内无风、汽流通过。
8、准备各种焊接、加热工具及保温材料，热工做好表计校验。
9、将热电偶固定在焊缝边缘及主蒸汽管道对称点两个位置，覆带加热器应牢固地捆绑在管件的表面，且加热宽度，从大小头中心算起，每侧不得小于150mm；热处理时保温宽度，从焊缝中心算起，每侧不小300mm。 2.1.5.4焊接工艺
1、预热温度250℃，在焊接过程中保持此温度。不高于300℃。
2、焊接采用Ws/D工艺，严禁在被焊件表面随意引燃电弧或试验电流，起弧不得在坡口外，应在坡口内。
3、点固焊点应置于不影响视线、便于操作之处，一般可点1～2点，焊点长度不超过10mm，厚度不超过3mm。
4、点固焊是焊缝的组成部分，点固焊后应仔细检查焊点的质量，如发现有裂纹、气孔等缺陷，应将该焊点清除，重新进行点固焊。
5、氩弧焊打底层厚度不小于3mm，打底后应检查焊缝质量。
6、氩弧焊打底层焊接参数
焊接电流 105-110A
焊接极性 正接
焊丝规格 φ2.5
焊接厚度 ≥3mm
氩气流量 9-10
7.手工电弧焊参数
焊接极性 直流反接；
电焊直径：φ3.2mm
焊接电流：120A
层间温度：250℃；
施焊过程中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满，焊接完毕应清理焊渣，进行检查。焊缝质量自检合格方可进行后續工作。
2.1.5.5焊后热处理
1、焊后24小时内做热处理。
2、加热温度为720～750℃和恒温2个小时。
3、热处理的升、降温速度为：70°C /小时，降温至300°C以下可不控制。
4、热处理后，应做好热处理记录。
2.1.5.6焊后检验检测
1、管座焊缝MT、硬度检测合格。
2、将焊接在主汽管道上的热处理用测温热电偶加固件去除，用角磨机圆滑过渡。
2.1.6预防措施
1、机组停运时对于主蒸汽管道可能存在积水或者凝结水的管子，应该充分疏水；检修人员发现阀门不严、内漏时应该及时对阀门进行检修或更换，保证阀门严密不漏。
2、以后在对主蒸汽管道等高温高压厚壁管在进行小管孔加工时应从主蒸汽管内壁管孔倒角处开始然后向外扩展并进行倒角或处理成圆弧型进行过度。
3、机组运行人员应建立机组在启停及运行期间主蒸汽管道及与之相连的压力表管、疏水管附近、喷水减温器下部、较长的死管及不经常使用的联络管产生剧烈震动的管道位置、在运行中长期微震的管道或者表计管道。使用专用记录本进行记录并及时采取措施或者联系检修人员消除震动，以便在机炉大修或者条件允许时金属监督对所记录的部位进行重点监督检查。对机组支吊架进行定期检查对运行达10万小时的主蒸汽管道、再热蒸汽管道的支吊架要进行全面检查和调整，必要时应进行应力核算。
3结论
1、裂纹的形成与工作环境、设备结构、焊接接口结构有大关系，当焊接结构存在较大变截面处或应力集中区域时，容易诱发裂纹的形成与扩展。
2、机组运行等外部因素对裂纹产生和扩展也会产生一定的影响，在工作中要加强机组运行状态的管理和监督，避免超温，机组的快速启动和快速停机，避免因管理不当引起的安全事故。
3、焊接过程中要严格执行焊接规程，采用正确的焊接工艺和合格的焊接材料，焊后要及时热处理以及焊缝检验检测工作，是避免焊缝裂纹的有效手段。
4、裂纹的成因多种多样，但归根结底有一定的规律，需要加强平时的检查记录，台账管理，检验工作，认真执行规程标准的要求，可预防和提前发现很多隐患，及时消除，保证机组的稳定运行。
参考文献：
[1]DL/T438-2016火力发电厂金属技术监督规程
[2]DLT869-2012-火力发电厂焊接技术规程
[3]220MW机组集控运行规程
[4]根据大唐集团金属监督细则