高温过热器爆管原因分析及修复焊接工艺

Ｎｏ．１《大型铸锻件》

２０１０ＨＥＡＶＹＣＡＳＴＩＮＧＡＮＤＦＯＲＧＩＮＧＪａｎｕａｒｙ

高温过热器爆管原因分析

及修复焊接工艺

张雷

（山西省朔州市山西电建二公司焊接培训中心，山西０３６０１１）

摘要：分析了某电厂№．５锅炉高温过热器管子爆管的原因并制定了修复焊接工艺，成功地修复了焊管，保证了安全运行。

关键词：锅炉；高温过热器；爆管；焊接工艺

中图分类号：ＴＧ４４４文献标识码：Ｂ

ＴｈｅＢｕｒｓｔｅｄＰｉｐｅｌｉｎｅＲｅａｓｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅＥｌｅｖａｔｅｄ

ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｕｐｅｒｈｅａｔｅｒａｎｄｉｔｓＲｅｐａｉｒＷｅｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｄｕｒｅ

ＺｈａｎｇＬｅｉ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｂｕｒｓｔｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｒｅａ８蚰ａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ，

ｈａｓｂｅｅｎｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｒｅｐａｉｒｅｄａｎｄｔｈｅａｎｄｐｒｅｐａｒｅｄｔｈｅｒｅｐａｉｒｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｇＯｔｈａｔｔｈｅｂｕｒｓｔｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅ

ｓａｆｅｔｙｈａｓｂｅｅｎｇｕａｒａｎｔｅｅｄ．ｓｅｒｖｉｃｅ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｉｌｅｒ；ｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ；ｂｕｒｓｔｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅ

某电厂三期№．５机组６６０ＭＷ汽轮发电机

自２００８年１１月１１日１６时ｏｏ分开始进入１６８ｈ对管子进一步检查时发现，爆口位于Ｔ９１与ＴＰ３４７Ｈ异种钢焊口处，规格为ｆ２ｊ４５Ｂｉｎｘ７ｉｎｌｎ。试运行．在２００８年１１月１８日１８时０３分发现流

量出现异常。经检查发现锅炉出现爆管，此时机

组负荷为５００ＭＷ．累计运行时间为１７２ｈ。为

此，就爆管的原因进行了分析，并提出了修复焊接

工艺。

１爆管原因

１．１外观检查

依据“ＤＬ／Ｔ９３９－２００５火力发电厂锅炉受热面

管监督检验技术导则”以及“ＤＬ４３８－２０００火力发

电厂金属技术监督规程”，对爆管进行内外表面

的外观检查。爆管破口开口较大，呈喇叭状，爆口

宽度达１０５ｍｉｌｌ，爆口撕裂长度达２２０ｍｉｌｌ，爆口边

沿距离管道焊缝熔合线２５ｉｒｔｉｎ。爆口处管壁比原

管璧厚度相对薄了许多．边缘为韧性撕裂断口的

特征，爆口的内壁附近由于受到管内高速高压高

温蒸汽的冲刷而显得特别光洁。爆口外壁呈蓝黑

色，由于受到高速泄露介质的反作用力。使泄漏的

管子发生了１６００左右的大变形。造成了大范围内

的管排管子变形、吹损、碰伤ｃ及管壁厚度减薄，

爆管原始形状见图１。

收稿日期：２００９—０９—２１焊接接头处有—个宽１２嗍，高６ｍｉｌｌ的焊瘤，这可能导致了管内异物卡在焊口处而造成了本次爆管。图１高温过热器爆管图Ｆｉｇｕｒｅ１Ｔｈｅｂｕｒｓｔｅｄｐｉｐｅｌｉｎｅｐｉｃｔｕｒｅａ

ｏｆｔｈｅｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

作者简介：张雷（１９８２一），男。汉族．主要从事焊接工艺及技术方

面的工作。

３６ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ

＜大型铸锻件）

ＨＥＡＶＹＣＡＳｎＮＧＡＮＤＦＯＲＧＩＮＧ

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Ｊａｎｕａｒｙ２０１０

在对高温过热器集箱采用内窥视频检查时发现．高温过热器集箱内第１８排接管管孔内存在有氧化铁。如图２所示。集箱可能没有进行喷砂处理。导致一些氧化铁未能清理干净而遗留在集箱内部，在高温高压蒸汽的作用下，从集箱内壁脱落造成管内介质受阻．从而导致高温过热器管排发生爆管事故。１．２蠕胀检测

针对爆管本身，按图３所示进行了管径测量．依此来判断管子的蠕胀状况是否合格。

管径测量结果见表１。从测量结果可以看出，只有位于焊缝两侧的蠕变合格，这是由于焊缝的强度大于母材本身的原因。１．３光谱分析

对爆管段进行了光谱检测并且未发现异常。表明不是由于错材引起爆管。１．４硬度检测

对爆管表面进行了４点硬度检测（见图３），硬度值测量结果为１２０～１３４ＨＢＳ．硬度指标明显

图２管座内氧化铁存在状态

Ｆｉｇｕｒｅ２

Ｔｈｅｐｉｃｔｕｒｅｆｏｒｔｈｅｆｅｒｒｉｃ

ｏｘｉｄｅｉｎｔｈｅｔｕｂｅｈｏｌｄｅｒ

低于ＤＬ／Ｔ４３８｛火力发电厂金属技术监督规程》的要求值１７５ＨＢＳ。造成爆管处硬度值偏低的原因一个可能是管子本身材质就存在问题．再一个原因就是管内介质受阻后造成短时间内管子温度较高。

管径测量点编号１～１７号

图３管径测量图

Ｆｉｇｕｒｅ

３Ｔｋ

ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｄｉａｍｅｔｅｒ

ＴａＭｅｌ‰础嘲哦眦ｎｔ眦

表１管径测量结果

ｏｆｔｈｅ

２爆管修复焊接工艺

ｐｉｐｅｌｉｎｅｄｉａｍｅｔｅｒ

蠕变量（％）

评定结果

计算值

２．２２２．６２２．５８２．２２Ｏ．７１Ｏ．３６２．０２．２２２．６２２．Ｏ３．１１２．２２２．５８２．１８２．Ｏ４．１８３．１ｌ

本次爆管修复焊接主要有四１和ＴＰ３４７Ｈ两

种材质的同种材质对接和异种材质对接，同种材质对接的焊接工艺都比较成熟。本次爆管修复焊接工艺主要针对Ｔ９１＋ＴＰ３４７Ｈ异种材质接头的焊接。

由于Ｔ９１和ＴＰ３４７两种钢的焊接难度都很大．对于异种接头的焊接难度就更大了。为了保证焊接质量．焊接材料的选用非常重要。Ｃｒ是强碳化物形成的元素．能够降低碳的活度。＂ｒ９１钢中Ｃｒｙ９％。而ＴＰ３４７Ｈ中Ｃｒ一１９％．Ｃｒ含量相差１０％。如果采用高匹配焊材。Ｔ９１钢侧的碳活度较高。使得Ｔ９１钢侧的自由碳越过熔合线向高Ｃｒ侧的焊缝迁移。在熔合线的焊缝侧形成明显的增碳层，而在＂１＂９１侧形成脱碳层，容易导致Ｔ９１钢侧

测点编号

１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５１６１７

原始管实测管径

／ｍｍ

街ｍｍ

４５４５４５

标准值

≤１．２０

４５．９／，４６．Ｏ

４６．１８／４５．９８４５．９８／４６．１６４５．９８／４６．Ｏ４５．３２／４５．２０

超标判废超标判废超标削废超标判废合格合格超标判废超标判废超标判废超标判废超标判废超标判废超标判废超标判废超标判废超标判废超标判废

≤１．２０≤１．２０

≤１．２０≤１．２０

４５４５

４５

４５．１０／４５．１６４５．７２／４５．９０

４５．８０／４６．Ｏ４５．９２／４６．１８４５．７８／４５．９０４６．４０／４６．０４５．９８／４６．０

≤１．２０

≤１．２０

４５

４５４５４５４５４５４５

≤１．２０

≤１．２０

≤１．２０

≤１．２０

≤１．２０

≤１．２０≤１．２０

４５．９０以１６．１６

４５．９８４５．９０

４５

４５４５４５

≤１．２０

≤１．２０≤１．２０

４６．８８

４６．４０

热影响区产生早期失效。若选用低匹配的焊材，碳迁移程度将减少。但焊缝组织将不可避免的出

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ＣＡＳＴＩＮＧＡＮＤＦＯＲＧＩＮＧ

现淬硬马氏体组织和少量铁素体。而采用焊后热处理和控制层间温度可以降低该现象造成的危害。所以针对上述几点考虑选用ＥＲ３４７焊丝，规格为０２．５ｍｍ。焊接电流为７０

Ａ～９０

ｏ、?（２）选用低匹配的焊接材料，采取合理的焊接参数和热处理参数，可以减小焊接对熔合区的增碳、脱碳层的影响，同时可以消除’ｒＰ３４７Ｈ钢材接头区的敏化作用，提高焊缝的质量。

．?

Ａ，焊接前

采用火焰预热，火焰预热温度为２５０—３０００Ｃ。焊接时应采取管子内壁充氩保护．氩气流量为（１０±２）Ｌ／ｒａｉｎ。焊接过程层问温度控制在３５０。Ｃ以内。焊接完成之后对焊口进行７５０±１０％Ｘ０．５的焊后热处理。

经过修复，机组至今已运行近２７０天，未发生质量事故。３结论

（１）造成本次爆管的主要原因是Ｔ９１与ＴＰ３４７Ｈ材质异种钢接头处有一个宽１２ｍｉｌｌ、高６ｌｎｎｌ的焊瘤。并且集箱接管座处存在氧化铁从而造成管排短时间温度过高．管子力学性能急剧下

ｈ

（３）在今后的工程施工过程中，应杜绝焊口

存在类似的缺陷，在封闭集箱或容器时应认真对其内部进行检查，排除爆管隐患。

参考文献

［１］ＤＬ／＇Ｐ８６９－２００４火力发电厂焊接技术规程．［２］１＂／１：９１焊接工艺导则．［３３

ＤＬ／Ｔ＇／５２－２００ｔ火力发电厂异种钢焊接技术规程．

［４］ＤＩ．／Ｔ８１９－２００２火力发电厂焊接热处理焊接技术规程．［５］杨富．新型耐热钢的焊接．北京：中国电力出版社，２００６．

［６］余燕，吴祖乾．焊接材料选用手册．上海：上海科学技术文

献出版社．２００５．

［７］邓金健．＂１９１和ＴＰ３４７异种钢焊接工艺讨论．湖南电力。

２００５．

编辑龙礼建

降最终造成爆管泄漏。

津哆津哆净蟑孚曲扭蛆净啦净牡守辨净哆浮辨泳哆浮哆淖哆淖９，罅ｉ，乎哆—蚌淖蟑净眵淖哆乎眇乎哆淖辨淖哆乎哆社哆净辨礴蜱净哆净辨乎眵淖哆淖辨淖曲乎哆乎驴社哆乎辨净辨淖蜱担哆淖曲净曲淖蛆出哆

中国重型机械工业协会大型铸锻件分会换届

暨五届一次会员大会在绵阳召开’

根据中国重型机械工业协会的要求和大型铸锻件分会的工作安排．中国重型机械工业协会大型铸锻件分会第四届理事会换届暨五届一次会员大会于２００９年１２月１５日～１８日在四川绵阳召开。

。

事会以来的财务收支情况。

重机工业协会徐善继副理事长宣布了中国重机工业协会的批复文件并主持了换届改选程序。经过大会无记名投票选举。产生了以杨建辉为理事长、王宝忠等七人为副理事长的第五届理事会成员以及秘书长和副秘书长。

会议讨论并一致通过了《中国重型机械工业协会大型铸锻件分会工作条例（讨论稿）》、《中国重型机械工业协会大型铸锻件分会会费交纳标准与管理办法（讨论稿）》、《关于大型铸锻件分会各专业技术交流会的有关工作规定（暂行）》。《工作条例》充分体现了今后分会工作的特点和任务．明确了会员的责任和义务，是今后分会开展工作的依据。同时。希望各会员单位按照《会费管理办法》的要求，积极交纳会费，履行会员义务，支持行业工作。

大会还通过了第六届《大型铸锻件》编辑委员会推荐名单。

（中国重型机械工业协会大型铸锻件分会）

出席会议的有来自全国各重型机械大型铸锻件制造企业、研究单位以及有关高校共４３个单位７６位代表。

会议由大型铸锻件分会副理事长王宝忠和秘书长蒋新亮主持。

中国重型机械工业协会常务副理事长徐善继出席会议并对本次大会的召开表示了祝贺。充分肯定了大型铸锻件分会第四届理事会任职期间所

作的工作和取得的成绩，对分会今后的工作提出

了希望和要求。

大型铸锻件分会第四届理事会理事长杨建辉

代表上～届理事会在会上作了工作报告，总结了

分会第四届理事会六年来的工作。对各会员单位

所做的工作表示感谢。秘书处作了《分会第四届

理事会财务工作报告》，向大会报告了第四届理

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