探究超超临界锅炉过热器连通管焊接接头开裂原因分析与处理
来源:用户上传
作者:李鹏
摘 要：超超临界锅炉过热器系统能否稳定运行，直接关系到机组运行的安全性，是影响电力系统服务质量的重要因素。本文主要分析了超超临界锅炉过热器连通管焊接接头开裂的原因，根据案例探究了其具体成因与解决对策及手段，希望可以找到连通管焊接接头的开裂原因及为后期安全稳定运行提供参考。
关键词：超超临界锅炉过热器 连通管焊接接头 开裂原因
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0093-02
分析超超临界锅炉过热器的连通管焊接接头开裂成因，根据实际状况进行检查分析，对造成的开裂原因进行分析，确定具体成因，探究合理的处理方式与手段，可以充分地保障机组运行安全性，进而提升超超临界锅炉过热器的运行稳定性。
1 裂纹产生原因分析
分析超超临界锅炉过热器的裂纹问题，根据标准要求以及实际状况进行分析，可以切实了解超超临界锅炉过热器的裂纹产生的具体成因，进而为同质类问题的处理提供有效的参考与支持，可以在根本上保障机械设备的稳定运行。
1.1 超超临界锅炉过热器运行概述
某在役发电厂的锅炉为超超临界参数变压运行直流炉，通过检查发现在管系中存在裂纹问题。连通管以及集箱材质均为12Cr1MoVG。12Cr1MoVG钢属珠光体耐热钢，其具有良好的热强性以及持久性，焊接工艺相对较为成熟。通过便携式超声仪对焊口进行检查分析，发现锅炉连通管焊接接头出现了部分裂纹问题。为了避免焊口开裂造成隐患，就要加强对焊接质量的监督，了解裂纹产生原因，合理预防控制。通过分析发现，位于三通支管侧的HAZ粗晶区中存在着大量的裂纹，整体上来说焊缝保持平行状态，纵向分布，逐渐地扩展到内壁上。开裂位置中的晶粒粗大，呈现典型的不规则形态，主要的裂纹呈现着断断续续状态的延晶扩展性特征，属于再热裂纹。
1.2 裂纹产生原因分析
分析超超临界参数变压运行直流炉的运行状態，分析裂纹问题，通过宏观分析与观察了解其具体的规律与特征，进而探究裂纹产生的原因。
1.2.1 焊接以及热处理工艺
在实践中如果预热温度，焊接热输入、焊缝强度等都是导致其出现再热裂纹的主要问题。
三通支管焊口在处理中主要就是基于直管对接焊接方式进行处理，其与对接焊口具有一定的差异，预热以及焊后的热处理中其焊缝的两侧呈现非对称性的传热。因为三通支管约为100mm，相对较短，受到结构特点等相关因素的作用，导致其加热宽度无法满足标准300mm的要求;下半部分的接管座成排呈现，这样则会影响履带式加热器的安装，如果没有进行及时处理则会受到影响：
第一，预热温度，如果预热的温度不符合要求就会导致接头强度呈现升高的趋势，这样就会直接降低整体的韧性;第二，焊后热处理温度不符合要求，温度没有达到标准要求则会导致应力残留的问题出现。第三，温度分布不均匀，过于集中或者分散都会诱发附加热应力，在焊后进行热处理中无法充分地设防热应力，导致其在焊接接头中保持下来。
1.2.2 三通结构应力
三通属于不连续状态的元器件，其承受应力较大，很容易受到各种因素影响而出现裂缝问题。三通主要分为焊制、挤压、锻造、铸造四种，类型不同其结构特征也不同，产生的结构应力也具有一定差异。例如热压三通具有支管高度约为100mm，整体不高。在运行中三通在压力轴向作用力的作用之下就会导致在内外侧以及腹部外侧受到最大应力影响。
三通整体上来说结构尺寸相对较大，其管壁的厚度也较大，三通支管相对于连通管来说约厚10～15mm左右，并没有达到技术规范要求，其两肩部上方区域位置有着较为显著的凹槽问题，在一定程度上增加结构突变的隐患，产生应力多度集中的不足。
1.2.3 管系热应力
低温与分隔屏两种过热器呈现并列连通管构成，呈现对称的状态，分布在炉左炉中，呈现一个倒U形。分析其裂纹分布可以发现，裂纹主要就是产生的连通管的延展方向或者反方向的范围中。而出现此种问题主要就是因为在高温高压环境作用之下导致连通管水平段荷载作用的长期运行中，受到启停作用影响导致其出现弯曲应力而诱发开裂。
2 分析和措施
根据超超临界锅炉过热器的裂纹产生问题，分析其存在的问题与不足，通过科学的方式合理控制处理。在实践中要加强对再热裂纹的问题优化，根据裂纹成因探究合理的解决对策与手段，并且根据实际状况探究符合超超临界锅炉过热器的裂纹优化意见与手段，进而在根本上提升超超临界锅炉过热器的稳定性，保障其安全运行。
2.1 再热裂纹的问题优化
通过12Cr1MoVG钢材制作连通管，其具有良好的焊接性，但是存在再热裂纹的问题。在进行管道安装施焊中如果应用的热输入量过大则就会降低塑韧性，强化了开裂的倾向性。
焊口两侧是一种较为典型的非对称性加热方式，如果没有进行辅助处理则就会造成其整体温度分布不均匀，这样就会产生热应力的问题;而在热应力叠加作用之下则就会导致应力达到既定的峰值要求，这样就容易导致塑性变形的问题，受到应力峰值长期作用影响，其应力则就会集中塑性变形量，导致其高于临界塑性的整体变形能力诱发裂纹问题。
综合分析母材焊接特征，来哦接裂纹位置、产生的具体时间，主要的特征标点等因素分析其属于再热裂纹。 2.2 处理措施
一是通过超声波进行分析，通过分析裂纹的深度、内部走向趋势，可以了解其具体的状态，判断其处理的方式与手段。确定处理后要利用机械方式进行处理，提通过渗透跟踪进行检验。
二是利用机械设备进行处理，控制坡口角度;根据要求进行铁锈与油污处理，使其露出金属光泽，保障整体性能参数。
三是在施焊前要做好预热处理，在施焊后基于规范要求进行焊后热处理，利用电加热进行操作，保障温度均匀，通过辅助加热器进行控制处理。
四是热处理中利用红外测温仪器测量实时温度，保障符合规范值的要求。
五是再通过SMVW的方式進行处理。预热温度为300℃，温度相对较高，因此要通过SMVW的方式进行处理，在焊后热处理确定恒温时间，加强工艺参数控制，保障其符合的焊接工艺要求。
2.3 建议
为了合理地规避超超临界锅炉过热器的裂纹问题，就要综合裂纹的特征以及实际状况，加强日常管理与控制。在实践中要强化对超超临界锅炉过热器的重视与管理，保障其运行安全稳定性。对此，在实践中要做到以下几点：
一是三通支管与连通管的管壁不等厚要保持平缓，避免应力在三通支管上呈现过度集中的状态。二是进行检修焊接处理中要根据执行焊接工艺进行处理，避免在处理中出现组织粗化的问题。三是利用热处理进行优化，增加辅助加热器做好工艺控制。四是根据图纸要求分析，提升锅炉连通管膨胀性，不存在应力集中的问题。五是裂纹返修补焊也很容易再次产生开裂现象，最为关键的就是焊前达到预热温度，焊后及时进行热处理，并做好焊接及热处理工艺参数的选择。
3 结语
分析超超临界锅炉过热器连通管焊接接头开裂原因，根据现场的实际情况，综合分析裂纹产生的原因，通过科学的方式与手段合理预防，可以为同类型的超超临界锅炉过热器安全稳定运行提供参考。
参考文献
[1] 陈明，王文涛，董鹏.超超临界锅炉过热器连通管焊接接头开裂原因分析与处理[J].电焊机，2018（1）：228-31.
[2] 程鸿，吴涛，王昕.超超临界锅炉后屏过热器异种钢焊口断裂原因分析[J].江西电力，2018，42（12）：50-52.
[3] 张洲全，刘专，涂湛.超超临界锅炉末级过热器爆管原因分析[J].江西电力，2017（10）：47-49.
[4] 关鑫源，姚学会，李鑫杰.超临界锅炉末级过热器爆管原因分析及防范措施[J].中国特种设备安全，2017（5）：76-80.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15207900.htm
