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电站锅炉管焊缝开裂原因分析及建议

摘要：电站锅炉“四管泄露”是造成火电机组非计划停运的最重要因素之一，

根据某集团统计，“四管泄露”占机组非计划停运51%，其中焊缝裂纹造成的泄

漏占比26.8%，成为影响机组安全稳定运行，保障供电安全的主要因素。因此深

入分析锅炉四管泄露原因，制定对应防控措施，显得尤为迫切。下面对某电厂锅

炉再热器服役后对接焊缝开裂泄露原因进行分析并提出预防控制措施。

关键词：电站；锅炉管；焊缝开裂

某电厂锅炉是亚临界中间一次再热自然循环汽包炉，炉型为HG1025/17.4-

YM28，型布置，单炉膛平衡通风，四角切圆燃烧，固态排渣。锅炉主要参数如下：

最大蒸发量1025t/h，过热器出口蒸汽温度541℃，过热器出口压力17.40MPa，

再热蒸汽进/出口温度330/541℃，再热蒸汽进/出口压力3.917/3.737MPa，给水

温度282.3℃。该锅炉于2006年上半年投运，至2019年泄漏时累计运行9.1万

小时。发生泄漏的是屏式再热器夹持管，爆口位置位于炉膛右侧第12屏夹持管

入口段标高41米处焊口处。为分析屏式再热对接焊缝开裂原因，进行了宏观检

查、硬度试验、金相组织分析等。

1试验

1.1宏观检查及几何尺寸测量

再热器管子材料为12Cr1MoVG，规格为。宏观检查管子外壁上

侧母材焊缝熔合线附近存在沿圆周长约81mm的裂纹，约占整个管子周长的五分

之二，管子内壁裂纹长度约为76mm，裂纹形貌如图1、2所示，由此可以判断裂

纹起源于外壁，并沿周向向内壁扩展。沿管样纵向剖开，裂纹由外壁熔合线附近

产生，垂直于管样表面沿壁厚方向向内壁扩展。

图1管样外观形貌示意图

图2管样内壁裂纹形貌

用游标卡尺对管样壁厚和外径进行测量，数据表明焊缝两侧管样的壁厚未见

减薄，外径未见明显胀粗。

1.2化学成分分析

对泄露口焊缝及母材取样进行化学成分分析，结果见表1。分析结果表明化

学成分符合GB/T5310-2017《高压锅炉用无缝钢管》12Cr1MoVG的技术要求。

表1爆口焊缝及母材的化学成分

1.3布氏硬度试验

将泄露管的焊缝及母材取样加工成硬度测试试样，按照《金属材料布氏硬度

试验第1部分：试验方法》GB/T231.1-的规定，采用UH250布洛维硬度计测试，

试验结果见表3。从表中可以看出泄露管母材上下侧硬度值、焊缝硬度值符合

《火力发电厂金属技术监督规程》DL/T438-对12Cr1MoVG的母材硬度135～

195HB，焊缝硬度值不大于母材硬度+100HB且小于270HB的技术要求。

表2布氏硬度测试结果

1.4拉伸试验

截取泄露管母材管段不同部位，加工成全壁厚纵向弧形拉伸试样3件，采用

CMT5105微机控制电子万能试验机，按照《金属材料拉伸试验第1部分室温试验

方法》GB/T228.1-的规定进行拉伸试验，试验结果见表3。拉伸性能测试结果表

明，受检试样拉伸性能符合《高压锅炉用无缝钢管》GB/T5310-标准技术要求。

表3拉伸性能测试结果

1.5金相检查

沿泄露管母材、泄露口开口最大处和泄漏口裂纹尖端截面切取金相样品3件，

浸蚀剂为4%硝酸酒精溶液，金相试样在AxioObserverA1m金相显微镜下观察，

泄露口附近两侧母材和焊缝的金相组织均为铁素体+珠光体，球化级别为3级，

金相组织正常，如图3、图4所示。

图3母材金相组织

图4焊缝金相组织

裂纹主要分布于焊缝热影响区，裂纹起源于管子外表面，裂纹附近晶粒粗大，

沿着原奥氏体晶界不断向内表面扩展，具有典型的再热裂纹特征，如图5所示。

图5裂纹尖端形貌

2分析与