#3机组主蒸汽管道温度套管开裂原因分析及处理措施李勇摘要：通过分析蒸汽管道温度套管开裂的原因，提出了可靠的处理措施，以期为类似隐患部位提供检查和处理方案。关键词：蒸汽管道;温度套管;焊缝;单面角焊：TG441.7：ADOI：10.15913/jki.kjycx.2015.01.1511事件详情在2011-07-29T18：00的运行巡检中发现，#3机汽机房0m主蒸汽管道保温层部内有滴水现象，拆除保温层后发现，温度套管根部焊缝处存在裂纹，立即停机处理。#3机组在2007-03-19投运，2011-08-03因主蒸汽母管温度套管焊口开裂被迫停运，累计运行约33545.27h。2原因分析2.1结构因素因温度测点套管为锥体，主汽管开孔的接触面厚15mm，导致该焊缝形式为单面角焊，焊缝结构为不焊透结构，且因坡口角度较小，焊接时焊条难以摆动，极易产生焊层未融合或坡口黏合，进而在振动应力的作用下导致缺陷开裂。因温度测点伸入管内部分为锥状，在焊缝根部形成尖角，造成应力集中，这是降低焊接接头疲劳强度的主要原因，裂纹会在机组长期运行的过程中扩展，进而导致焊缝开裂。2.2焊接应力作用套管座焊缝形成后，构成一个封闭回路，称为“封闭焊缝”。封闭焊缝是在较大的限制下焊接的，因此，内应力比自由状态时更大。切向应力σq会在焊缝附近时达到最大，即拉应力，并会由焊缝向外侧逐渐下降为压应力。如果由焊缝向中心作用，则σq会形成均匀值。2.3角焊缝的影响在各种焊接结构中，角焊缝造成的应力集中是最严重的。在出现裂纹的接管座中，温度测点套管与蒸汽管道或导汽管直接角焊相连，由于管道内的高温、高压蒸汽具有介质作用力和存在介质流动现象，导致套管产生一定的振动，进而产生振动应力，使接管座中原先就存在应力集中的角焊缝更易产生疲劳开裂，甚至延伸至整圈，并由内向外裂至焊缝外表面。2.4异种钢焊接主蒸汽母管管材为P91，温度套管材质为1Cr18Ni9Ti。上述2种材料之间的焊接属异种钢焊接。1Cr18Ni9Ti（热电偶套管）属于“A”类材质，P91（主汽管）属于“M”类材质，按照《火力发电厂异种钢焊接技术规程》（DL/T752—2001），其焊接属于“AM”组异种钢焊接，应选用镍基材质的焊丝或焊条，采用氩弧焊打底，焊前应预热，并按P91材料焊接工艺进行焊后热处理。厂家实际施焊选用了A302焊条，即Cr23Ni13不锈钢，导致原始焊接工艺焊材选用不当。焊缝填充金属的线膨胀系数与管座的线膨胀系数基本相同，但与主管材P91的线膨胀系数差别较大，是P91材质的1.4倍。高温运行时，在主汽管侧熔合线两侧的焊缝和母材的线膨胀系数差别过大，导致热变形不一致，进而在焊缝界面处产生了较大的热应力，且无法采用焊后热处理的方法消除。更严重的是，在运行过程中，由于温度变化和启停的热循环作用，在接头界面产生了附加热应力，随着热循环次数的增加，热应力的变化将加剧接头的热疲劳破坏，导致裂纹产生并快速扩展，这是引起开裂的根本原因。2.5奥氏体钢与马氏体组织钢焊接的影响奥氏体钢与马氏体组织钢焊接时，根据舍夫勒·德龙的组织图，由于化学成分和金相组织方面存在差异，选择与任何一侧成分相近的焊接材料焊接，均会在非奥氏体钢熔合线附近形成较宽的脆化过渡层，这大大降低了接头的抗裂性能。同时，奥氏体焊缝紧邻熔合线处存在一条较窄的低塑性带，通常称为“熔合区脆化交界层”，宽度约为0.2～0.6mm，其化学成分和组织不同于焊缝的其他部分，且会降低冲击韧性。2.6#3机组工况变化的影响2011-07-25T16：34，平西5312线跳闸，#3机组切除AGC，调度令#3机组负荷由605MW快速降至400MW;2011-07-25T16：54，#3机组负荷降至400MW，且保持稳定;2011-07-25T17：12，平西5312线恢复运行，调度令#3机组负荷由400MW快速升至605MW;2011-07-25T17：56，#3机组负荷为605MW，且保持稳定。2011-07-27T16：47，NCS画面显示500kV5312线跳闸，功率为0;2011-07-27T16：50，5302线跳闸，功率为0.此时，只有5303线保持运行，但严重过载，调度令立即切除#3机组AGC，快速降低负荷。2011-07-27T16：52，调度令拍停#3机组;复令后，2011-07-27T16：53拍停#3机组;2011-07-27T22：25，#3机组再次并网，并网前汽机打闸一次。2011-07-29T18：00的运行巡检中发现，#3机组汽机...