電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂分析

摘 要：當(dāng)前我們的科技水平顯著提升，對(duì)于各類(lèi)電力能源的需求同樣也實(shí)現(xiàn)了增長(zhǎng)，這也使得火力發(fā)電站需要進(jìn)一步提高運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量，針對(duì)各類(lèi)安全隱患問(wèn)題需要及時(shí)檢查并解決，避免對(duì)電站綜合運(yùn)行效果造成負(fù)面影響。本文針對(duì)電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂問(wèn)題進(jìn)行深入的分析與討論，希望能夠保障電站汽輪機(jī)組有效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電站;汽輪機(jī);高壓缸;疏水管;焊縫斷裂

引言：現(xiàn)如今，我國(guó)火力發(fā)電廠運(yùn)行質(zhì)量能夠直接影響我國(guó)電網(wǎng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，但是在電站汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中容易發(fā)生高壓缸疏水管焊縫斷裂問(wèn)題，因此本文就此進(jìn)行有針對(duì)性的研究與探討，旨在有效解決焊縫斷裂問(wèn)題，確?；鹆Πl(fā)電廠汽輪機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，保障機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 研究對(duì)象背景

為了進(jìn)一步探索電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂問(wèn)題，本文針對(duì)某電廠汽輪機(jī)所發(fā)生的汽水泄漏事故進(jìn)行分析。在該事故中，再凝式汽式汽輪機(jī)發(fā)生泄漏事故，并導(dǎo)致設(shè)備臨時(shí)停機(jī)，經(jīng)過(guò)初步的判斷與檢查，可以發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)高壓缸內(nèi)部的疏水管出現(xiàn)斷裂和脫落問(wèn)題。汽輪機(jī)缸體材質(zhì)為ZGl5Cr2Mol，事故中出現(xiàn)斷裂問(wèn)題的疏水管已經(jīng)運(yùn)行2.7萬(wàn)小時(shí)，其工作壓力為12.5MPa，主汽溫度為500℃。

當(dāng)汽輪機(jī)高壓缸出現(xiàn)裂縫問(wèn)題之后，整個(gè)汽輪機(jī)機(jī)組的運(yùn)行會(huì)造成較大程度的應(yīng)力集中，在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)之下很容易導(dǎo)致裂縫，向四周進(jìn)行繼續(xù)拓展，如果此類(lèi)高壓缸疏水管焊縫、裂縫無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效處理或處理辦法缺少針對(duì)性，則同樣也會(huì)對(duì)電站汽輪機(jī)高壓缸，造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，直接汽輪機(jī)機(jī)組的安全有效運(yùn)行。因此在對(duì)電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，要特別注意修復(fù)工藝，并保證修復(fù)的質(zhì)量和水平。

2 電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂分析

2.1 宏觀觀察分析

通過(guò)對(duì)該汽輪機(jī)高壓缸疏水管進(jìn)行前期的宏觀檢查可以得知，裂縫的主要位置在于疏水管與汽輪機(jī)高壓缸之間的連接位置——角焊縫位置，其具體的斷裂主要沿著角焊縫的形狀進(jìn)行環(huán)形分布，這也導(dǎo)致了該疏水管斷裂位置既有焊縫，同樣也存在撕裂的區(qū)域，焊縫中存在兩處為焊透點(diǎn)位。

2.2 微觀形貌分析

在針對(duì)電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂問(wèn)題進(jìn)行微觀分析時(shí)，主要采取顯微成像以及金相組織分析的手段開(kāi)展。首先在顯微成像中主要將出現(xiàn)斷裂問(wèn)題的疏水管進(jìn)行金相取樣，隨后將斷裂管子磨至拋光，應(yīng)用硝酸酒精溶液對(duì)管道進(jìn)行腐蝕。隨后應(yīng)用金相顯微鏡對(duì)出現(xiàn)焊縫斷鏈問(wèn)題的疏水管進(jìn)行形貌與組織形態(tài)的觀察與分析判斷。

通過(guò)金相顯微鏡的觀察，可以得知兩條疏水管的斷裂縫隙呈現(xiàn)出較大的差異，一條為主斷裂截面，整個(gè)表面相對(duì)平整，而另一條則體現(xiàn)為高低不平的斷裂面，出現(xiàn)高低不平斷裂面的原因主要由于此條斷裂為瞬斷區(qū)和受到外力影響的撕裂區(qū)。特別是管道表面存在二次裂紋，其二次裂紋主要從管道的內(nèi)壁逐漸向外壁進(jìn)行延伸，尾部相對(duì)尖銳，且有較為明顯的氧化物質(zhì)存在。在進(jìn)行金相檢驗(yàn)時(shí)焊縫的位置存在熱影響區(qū)域，且此類(lèi)區(qū)域相關(guān)組織越來(lái)越細(xì)，并未出現(xiàn)一定老化現(xiàn)象。

2.3 硬度檢驗(yàn)分析

對(duì)電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管出現(xiàn)焊縫斷裂問(wèn)題的管道開(kāi)展硬度檢驗(yàn)主要采取HB-3000布氏硬度計(jì)開(kāi)展測(cè)量檢測(cè)，結(jié)果顯示該管道的焊縫位置以及熱影響區(qū)域整體硬度相對(duì)較高;在進(jìn)行顯微維氏硬度檢驗(yàn)中，可以得知管道母材在顯微硬度檢驗(yàn)中呈現(xiàn)出較為正常的硬度，但是熱影響區(qū)域以及焊縫區(qū)域硬度偏高。

2.4 檢測(cè)結(jié)果分析

出現(xiàn)汽水泄漏事故問(wèn)題的電站汽輪機(jī)，其高壓缸疏水管焊縫出現(xiàn)斷裂最主要原因在于疏水管與高壓缸之間的角焊部位，焊縫根部存在未焊透的問(wèn)題。焊縫整體成型效果較差，此類(lèi)未焊透的缺陷和問(wèn)題，不僅導(dǎo)致焊縫的截面積不斷減少，同樣也使得疏水管與缸體之間的接頭強(qiáng)度有所下降，導(dǎo)致更為嚴(yán)重的應(yīng)力集中問(wèn)題，為焊縫裂紋向四周拓展和繼續(xù)蔓延提供了條件。在此次研究中筆者主要應(yīng)用金相檢驗(yàn)顯微進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)此類(lèi)焊縫裂紋的源頭恰恰在于疏水管與缸體間未焊透缺陷的形狀突變處，并主要呈現(xiàn)出由內(nèi)壁向外壁進(jìn)行逐漸延伸的態(tài)勢(shì)，焊縫熔合線附近主要為熱影響區(qū)域，該區(qū)域組織相對(duì)粗大且硬度偏高，這也導(dǎo)致了焊縫以及熱影響區(qū)同樣都呈現(xiàn)出硬度偏高的問(wèn)題，未焊透的焊縫處出現(xiàn)突變，其硬度同樣也達(dá)到最高，這也恰恰成為了整個(gè)管道的薄弱環(huán)節(jié)。特別是在針對(duì)該設(shè)備以及汽輪機(jī)高壓缸疏水管的檢查過(guò)程中，并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的熱處理，因此無(wú)法有效清除焊縫的殘余應(yīng)力，這也導(dǎo)致設(shè)備在后期應(yīng)用過(guò)程中，焊縫受力水平不斷降低，并釀成了更為嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。

3 電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂預(yù)防對(duì)策

因?yàn)殡娬酒啓C(jī)高壓缸疏水管為整個(gè)汽輪機(jī)正常運(yùn)行的附屬關(guān)系，整體直徑相對(duì)較少，因此在針對(duì)疏水管進(jìn)行焊接時(shí)，工作量也相對(duì)較少，這也導(dǎo)致有時(shí)在針對(duì)電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管進(jìn)行焊接時(shí)，工作人員的重視程度不足，甚至存在一味為了追趕進(jìn)度，而并沒(méi)有對(duì)疏水管焊縫接頭開(kāi)展應(yīng)力消除處理，這也導(dǎo)致焊接處以及接頭位置出現(xiàn)較大水平的殘余應(yīng)力。除此之外，在針對(duì)高壓缸疏水管進(jìn)行焊接時(shí)，主要采取低合金耐熱鋼，在對(duì)其進(jìn)行焊接時(shí)容易發(fā)生裂紋的問(wèn)題，再加上疏水管直徑相對(duì)較少，在焊接過(guò)程中極其容易出現(xiàn)未焊透或焊縫未充分熔合等諸多問(wèn)題，此類(lèi)問(wèn)題能夠直接影響疏水管的焊縫質(zhì)量，為汽輪機(jī)的后續(xù)運(yùn)行以及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行埋下了巨大的隱患。

因此為了避免電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊接出現(xiàn)裂縫斷裂的問(wèn)題，需要不斷提高思想重視程度，特別是在疏水管此類(lèi)直徑相對(duì)較少的非主要受壓元件的焊接方面，要真正提高焊接技術(shù)水平，嚴(yán)格履行焊接工藝操作，特別是在焊接過(guò)程中要強(qiáng)化過(guò)程監(jiān)控，避免存在工人偷工減料、應(yīng)付了事的問(wèn)題。其次，在進(jìn)行疏水管焊接過(guò)程中，需要采取更有針對(duì)性的工藝措施，不斷提高焊接的工藝水平和質(zhì)量。在焊接工作開(kāi)展之前需要針對(duì)疏水管的實(shí)際需求，開(kāi)至合格的坡口，并為其留夠足夠的間隙，其中采用鎢極氬弧焊進(jìn)行打底，確保疏水管與高壓缸之間的接頭根部能夠充分焊透。在進(jìn)行焊接時(shí)要提前進(jìn)行預(yù)熱并嚴(yán)格控制，有效實(shí)現(xiàn)焊接的熱輸入，避免出現(xiàn)焊道過(guò)熱等問(wèn)題影響焊接的整體質(zhì)量和水平。在焊接時(shí)也可以配合錘擊以及其他類(lèi)型的熱處理措施，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)抵消焊接過(guò)程中的殘余應(yīng)力問(wèn)題。

總結(jié)：總而言之，為了深入探索電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂等相關(guān)問(wèn)題，本人從某地區(qū)電站實(shí)際發(fā)生的汽水泄漏事故出發(fā)，深入分析該事故中汽輪機(jī)的事故發(fā)生因素，該因素主要集中于高壓缸疏水管焊縫出現(xiàn)斷裂，對(duì)此本文從宏觀觀察、微觀形貌分析、硬度檢驗(yàn)分析、檢測(cè)結(jié)果分析四個(gè)維度，對(duì)電站汽輪機(jī)高壓鋼絲管焊縫斷裂問(wèn)題開(kāi)展深入的分析討論，最后對(duì)電站汽輪機(jī)高壓高疏水管焊縫斷裂提出有針對(duì)性的預(yù)防對(duì)策，希望能夠進(jìn)一步提升我國(guó)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的應(yīng)用水平，避免出現(xiàn)更為嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張智康.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)高壓缸裂紋原因分析及處理措施[J].甘肅科技，2019，35（23）：49-51+69.

[2]邵光輝.電站汽輪機(jī)高壓缸疏水管焊縫斷裂研究[J].電焊機(jī)，2019，49（07）：115-118.

[3]許振宇.汽輪機(jī)高壓缸效率的提高研究[J].河南科技，2019（20）：131-132.

作者簡(jiǎn)介：

蘆濤（1987—），男，漢，籍貫：河北保定，本科，助理工程師，研究方向：汽輪機(jī)設(shè)備維修。