摘 要：本文从结构、受力情况及焊接接头组织 - 中.doc

摘 要：本文从结构、受力情况及焊接接头组织性能等方面，对300MW机组再热器喷水减温管座投运一年，多根开裂的原因进行了分析，并对已实施的方案提出了改进意见。 关键词：再热器喷水减温管座；开裂；原因分析：修补方案0 概述#6机组投运一年，再热器喷水减温管座先后共开裂五根次，开裂几率为62.5%，开裂位置及开裂情形基本相同，周向，管座(10CrM0910)侧，距离焊口中心15mm左右，从焊接结构上说，属于热影响区裂纹。轻者为表面裂纹，重者达13圆周，深及内部，造成泄漏。每道裂纹都会给机组的安全运行造成严重威胁。本文就开裂原因及如何处理谈谈本人的看法。再热器喷水减温管接头结构及开裂位置，见图1。 1 原因分析1. 1 从受力上分析111 交变的温度应力一级再热器出口联箱内蒸汽温度504，压力3.7MPa左右，减温水管内部介质温度170、压力9MPa。开裂部位正处在两种介质交界处，材料受到一定的交变温度应力。11. 2拘束外力减温水管从管座引出，穿过厚实而严密的炉体保温和内外围铁皮，与减温水站相接，使其在减温器随炉本体受热膨胀而作一定的移动时受到很大的拘束外力。这种外力作用的结果将是应力集中或结构的薄弱区域早期失效。1. 2 从结构上分析管接头结构如图1所示，焊口两侧壁厚不等，管座侧薄0.2mm，在结构上，薄壁处为强度薄弱环节。另外，变径段太短，结构圆角过度较陡，易形成应力集中区。13 从焊接接头性能上分析无论是同种材质焊接还是异种材质焊接的接头，在没有焊接缺陷的情况下。整个焊接接头最薄弱的环节是热影响区。焊接热影响区是焊接接头中的一个比较敏感的部位：尤其是对现代新型高强钢(10CrMo910)而言更是如此。因为该类钢一般是采用添加微合金元素，运用控轧技术而使晶粒细化，同时产生大量的亚结构，从而达到提高强度和改善韧性的目的1。而在对该类钢进行焊接时，在焊接热影响区，由于受焊接热循环的作用，将使其微观结构发生改变，尤其是靠近熔合线的近缝区，不但原来的亚结构消失，而且晶粒将严重长大，这就使得该区的强韧性恶化，成为焊接接头的薄弱环节2.3。在多层焊时，由于后焊道的热循环对前焊道的再热作用，单焊道的粗晶区将发生分解，形成一些组织和性能都不均匀的小块。这不但使新型高强钢多层焊时的热影响区更加复杂，而且当这种再热作用的峰值温度处于某些特定范围时，将形成诸如M-A组元这样的硬脆相(10CrMo910的热影响区就易形成马-奥组元)，使得该区的断裂韧性进一步降低4，形成了所谓的局部脆性区。这种局部脆性区的存在，往往成为焊接结构制造和使用中裂纹的起源地。另外，异种钢焊接接头也存在熔合区及热影响区的力学性能较差的问题，特别是塑性明显下降。由于焊接应力和脆性的增加，容易产生裂纹，尤其是热影响区更容易产生裂纹甚至发生断裂5。热影响区开裂的根源与焊后热处理有很大关系，如果热处理做不到位那么，热影响区的性能就会很差。2 处理方案21已实施的处理方案改善受力环境，将保温及铁皮作结构调整，去除可能阻碍管子运动的部分铁皮，使管子随管座在一定范围内可以作小位移运动。对开裂严重，深入内壁，范围较大的管座，机械方法去掉原焊口热影响区开裂处至减温水管上第一道焊口外侧20mm管段，去除总长度560mm左右，更换新管，新管材质为10CrMo910，与原管座重新焊接，焊口增为两道。一道为10CrMo910同种材质焊接，选用TIG-R40焊丝和R407焊条，另一道为10CrMo910与13CrMo44异种钢焊接，根据焊材低匹配原则选用R312焊条和TIG-R31焊丝：氩弧焊打底电焊罩面。根据预热和热处理高匹配原则，焊前预热250-300；焊接过程中，控制层间温度在300左右；焊后进行热处理，温度为720-750，注意升温速度不要太快，达到温度后用石棉布包裹保温缓冷。(预热和热处理采用火焰加热，远红外测温仪测温)。焊条使用前进行规定温度、相应时间的烘干，并放在保温筒内保存，随用随取。焊前将焊口周围15mm-20mm范围内打磨干净。焊丝在使用前用抹布擦去油物，并用砂纸磨去氧化层。为了对口方便，采用先点固，后预热。对局部有表面裂纹的，用机械方法彻底消除，采用氩弧焊，TIG-R40焊丝补焊加强。焊后做热处理，方法同上。22该方案的弊端没有改变不合理的结构本身。上述方案使得变径段更短，使结构本身的应力集中区成为了新焊接接头的热影响区，这将使修复后的焊接接头性能更加恶化。23改进方案在上述原方案的基础上，去除整个原管接头，更换新管接头。新管接头应在结构上做一些改变。比如：加长接头变径长度由35mm增至55-60mm，总长度由75增加到100mm，使变径过度圆滑；加厚管壁，消除焊口两侧的壁厚差等，见图2。 另外，由于受设备条件及技术条件所限，热处理工艺上稍有欠缺，希望在有机会和条件时。做进一步的改进。3 结束语综上所述，#6炉再热器喷水减温器减温水管管座开裂主要原因有：结构不合理，受到一定的交变温度应力和外部拘束应力，异种钢焊接接头热影响区本身存在一定的性能、强度差。解决的主要办法是去除影响热膨胀的保温铁皮