主汽管壓力表管開孔處內(nèi)壁裂紋生成原因
闡述了主蒸汽管壓力表管開孔處內(nèi)壁裂紋產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施及對策。
娘子關(guān)發(fā)電廠3號、4號機組為哈爾濱三大動 力廠生產(chǎn)的100MW火力發(fā)電機組，分別于1980 年11月和1982年9月投產(chǎn)，其主蒸汽壓力 8.83MPa,蒸汽溫度為535 "C,流量為雙管 410 t/h。在機組運行達10萬小時之后相繼發(fā)生主 蒸汽機側(cè)4.5 m壓力表管座處泄漏事故，嚴(yán)重影響 到機組的安全運行。因此查找并分析其泄漏原因，提 出相應(yīng)的預(yù)防措施和對策，對保證六大金屬部件的 安全運行是十分必要的。
1.管座泄漏和主蒸汽管內(nèi)壁檢查情況
3號、4號機主蒸汽管規(guī)格為Y273 X28，材料為 10Crmo910，機側(cè)4.5m處均接有蒸汽壓力表管，規(guī) 格為Y14X2.0，材料為12CrMoV，二者是由Y20，
Y14加強管座相連接。1999年在開機前水壓試驗中 2臺機先后在此表管的管座角焊縫處發(fā)生泄漏。去 除管座打磨后經(jīng)磁粉探傷檢查發(fā)現(xiàn)主蒸汽管開孔處 存在3條放射狀裂紋，其中在開孔的后方裂紋最長， 深度為8 mm，裂紋宏觀可見內(nèi)有氧化物存在。后經(jīng) 擴孔至Y25mm左右檢查，開孔周圍其它裂紋均消 除，而孔后方沿主蒸汽管汽流方向有一條裂紋在內(nèi) 壁處仍未消除。為了將裂紋缺陷徹底消除，決定在 開孔處前100 mm和后700 mm將主蒸汽管段割 下。除對管內(nèi)狀況進行檢查外，還對主蒸汽管內(nèi)壁 裂紋的生成原因做了進一步分析。
a)采用內(nèi)窺鏡對未割除兩端的主蒸汽管內(nèi)壁 進行了宏觀檢查，表管開孔處來汽端管內(nèi)壁未見異 常，而表管開孔處后700 mm以外主蒸汽管內(nèi)壁雖 未發(fā)現(xiàn)宏觀裂紋，但內(nèi)壁表面被汽流沖刷呈粗糙的溝條狀。
b)對割下的約800 mm管段內(nèi)進行了宏觀檢 查， 表管開孔的來汽方內(nèi)壁未見異常， 而表管開孔 處及后方向上有多條裂紋存在。
2裂紋性質(zhì)
經(jīng)檢查分析認(rèn)為。
a裂紋屬冷熱疲勞裂紋。機組在運行中因工況 突然變化，壓力表管中的飽和水回流，使主蒸汽管 內(nèi)壁的局部溫度驟然降低，產(chǎn)生了較大的冷熱交變 應(yīng)力所致。
b隨著機組運行時間的增長，飽和水回流次數(shù) 增加，在開孔周圍及后方的管道內(nèi)壁上逐漸萌生裂 紋并逐步沿伸增大，最終在管孔處發(fā)生泄漏。
c根據(jù)相關(guān)資料介紹，此類疲勞裂紋萌生和擴 展總壽命約為5 000周次。
3.裂紋形成原因分析
3.1連接方式及長度的影響
主蒸汽壓力表管從開孔處接出后分3路接至主 汽壓力表盤、就地壓力表盤及壓力變送器3處，且 均為盲腸性死管。在機組啟停時管內(nèi)蒸汽極易受到 管壁冷卻而形成飽和水。連接管路愈長，分路愈多， 則熱損失愈大，越容易形成飽和水，形成的飽和水 量就愈多，致使主蒸汽管內(nèi)壁產(chǎn)生裂紋所需時間愈短.
3.2壓力表管的保溫
現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，壓力表管路上的保溫老化、脫 落、殘缺不全，有的管段甚至無保溫，致使表管熱 損失加大，更容易產(chǎn)生大量的積水。
3. 3水壓試驗
機組在水壓試驗時，由于此表管為盲腸管，管 內(nèi)有可能存有大量的積水無法排凈，隨著主蒸汽溫 度升高后，大量積水回流到主蒸汽管表管開孔處后
方，這也是造成疲勞裂紋生成的一個原因。
3.4機組運行參數(shù)的變化
機組調(diào)峰升降參數(shù)，特別是鍋爐滅火、汽輪機 突然甩負(fù)荷等引起的參數(shù)突變，更容易造成表管中 飽和水回流，使主汽管內(nèi)壁局部溫度驟降，產(chǎn)生較 大的熱應(yīng)力。
3.5機組啟停次數(shù)及運行時間
隨著相組啟停次數(shù)和運行時間的增加，熱疲勞 周次也隨之增加，裂紋擴展加快。
4.預(yù)防措施及對策
根據(jù)多年來的工作實踐和對熱疲勞裂紋萌生壽 命的理論估算，鑒于目前我國火力發(fā)電機組設(shè)計技 術(shù)現(xiàn)狀，無法徹底根除此類裂紋的產(chǎn)生。也就是說 此類裂紋的產(chǎn)生是必然的，只不過發(fā)生的時間早晚 與所采取的措施有直接關(guān)聯(lián)。
a在條件允許的情況下’從設(shè)計時和改造中應(yīng)考 慮盡量減少壓力表管的長度’以減少管內(nèi)飽和水量。
b重視儀表管路的保溫工作，選用性能較好的保溫材料對此類管路予以全部保溫。
c改進此類表管與主蒸汽管內(nèi)壁的連接方式。 在管座上加裝一只套管，并伸進主汽管內(nèi)壁10mm ?15 mm,減少飽和水直接流到主汽管內(nèi)表面造成 主汽管內(nèi)壁局部溫度驟降而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
d水壓試驗后，設(shè)法將此類管內(nèi)積水排凈。
e加強對機組運行燃燒調(diào)整和汽輪機油質(zhì)的監(jiān) 督管理，盡量減少鍋爐滅火和汽輪機甩負(fù)荷等引起 的機組參數(shù)波動。
f當(dāng)表管處發(fā)生泄漏時，除了對泄漏處進行處 理外，還要對主汽管開孔處內(nèi)壁，特別是孔后方管 道內(nèi)壁進行相應(yīng)探傷檢查，確保裂紋及時得到發(fā)現(xiàn) 和消除。在機組運行5萬小時后對該處主汽管道,尤 其是開孔處對應(yīng)后方約1m處管段進行超聲波探 傷，以期能及早發(fā)現(xiàn)蒸汽管內(nèi)壁存在的裂紋。在機 組運行10萬個小時后，結(jié)合對機爐外部直徑小于 Y76 mm管道的更新，應(yīng)對開孔處蒸汽管道進行全 面檢查、鑒定、更換，以確保重大金屬部件的安全運行。
