火力發(fā)電廠660MW機(jī)組鍋爐水冷壁聯(lián)箱管座焊口裂紋產(chǎn)生原因及處理措施

唐兵兵

江蘇大唐國際如皋熱電有限責(zé)任公司 江蘇南通 226500

在國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，做為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的電力生產(chǎn)仍起到相當(dāng)重要的作用，當(dāng)前火力發(fā)電廠仍然是我國發(fā)電的主力機(jī)組，而且單臺(tái)機(jī)組的容量也在日益加大。合金鋼管在大型火電廠汽水系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于機(jī)組容量和參數(shù)的加大，所使用的合金鋼管的材質(zhì)強(qiáng)度越來越高，合金成份越來越復(fù)雜，焊接性越來越差，管道的使用工況和環(huán)境也相對(duì)更加惡劣，管道及焊口出現(xiàn)裂紋的機(jī)率越來越大。大唐長山熱電廠1號(hào)爐（660MW機(jī)組）水冷壁聯(lián)箱管座四個(gè)焊口在試運(yùn)過程中由于焊口裂紋同時(shí)發(fā)生漏泄，機(jī)組被迫停止運(yùn)行，為了解決這一技術(shù)難題對(duì)水冷壁聯(lián)箱裂紋產(chǎn)生的原因做了系統(tǒng)的分析，以便于解決這些存在的問題，保證機(jī)組的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

1 聯(lián)箱管座產(chǎn)生裂紋的原因：

1.1 合金鋼材質(zhì)本身（硫和磷）存在熱裂紋和冷裂紋的傾向

水冷壁聯(lián)箱和管座材質(zhì)為15CrMoG?，F(xiàn)在大容量?￠高參數(shù)火力發(fā)電廠的汽水管道材質(zhì)，要適應(yīng)介質(zhì)高溫、高壓的要求，而且厚度和重量又不能夠過大，所以各種汽水管道的材質(zhì)普遍采用合金種類多、合金含量高的鋼材，從而導(dǎo)致管道金屬的碳當(dāng)量過高，焊接性很差。如果焊接過程中不能及時(shí)的脫去大部分硫和磷等雜質(zhì)，很容易產(chǎn)生裂紋。

1.2 焊接加熱和冷卻過程存在熱裂紋的傾向

由于焊接的過程是個(gè)不均勻的加熱的過程，而且加熱的最高溫度很高，加熱時(shí)焊縫金屬達(dá)到了熔化狀態(tài)（AC1溫度線），溫度梯度較大，焊縫金屬經(jīng)過熔化、結(jié)晶和二次結(jié)晶的固態(tài)到液態(tài)，液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。易造成金屬組織的不均勻性而產(chǎn)生焊接裂紋。

1.3 后熱和熱處理的過程

現(xiàn)在的大型火力發(fā)電廠的管道，特別是高溫、高壓的管道，大部分焊口都要進(jìn)行焊后的消氫處理和高溫回火熱處理，目的在于消除擴(kuò)散氫和焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力以及平衡金屬的組織，如果焊口在焊接過程中出現(xiàn)了小裂紋而未能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，那么在熱處理的過程中裂紋極有可能被擴(kuò)大，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

1.4 長期運(yùn)行過程存在著交變和蠕變應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋

由于火力發(fā)電機(jī)組的頻繁啟停，管道冷熱交替，出現(xiàn)受熱不均勻的現(xiàn)象，產(chǎn)生交變應(yīng)力而導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，

1.5 焊接缺陷導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋

焊接過程結(jié)束后殘留在焊縫內(nèi)部的焊接缺陷，如：夾渣、未焊透、未熔合等，在設(shè)備長期運(yùn)行的過程中，受交變應(yīng)力的作用，在上述缺陷的尖角處易產(chǎn)生裂紋。

2 如何防止產(chǎn)生這些裂紋缺陷

在聯(lián)箱制做前要對(duì)所使用的材料做嚴(yán)格的金屬檢驗(yàn)和金相分析，以確保材料的合金含量和雜質(zhì)含量達(dá)到使用的要求；

在焊接過程中，對(duì)熱裂紋傾向較大的材質(zhì)和焊件，制定合理的焊接工藝，要嚴(yán)格控制焊接熱輸入，在易產(chǎn)生裂紋的溫度梯度內(nèi)要控制停留的時(shí)間。

焊接此類重要的的結(jié)構(gòu)，要選派持有合格證并實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工，嚴(yán)格按照焊接工藝要求進(jìn)行焊接操作，焊接整個(gè)過程要進(jìn)行技術(shù)監(jiān)控和三級(jí)驗(yàn)收。金屬檢驗(yàn)如發(fā)現(xiàn)焊接缺陷要馬上處理。

焊口檢驗(yàn)合格后要進(jìn)行焊后熱處理，熱處理人員要嚴(yán)格按照工藝要求去做，確保焊口的組織和性能符合使用的要求。

去除焊口周圍容易引起應(yīng)力集中的地帶，如拉筋等要割開一段，臨時(shí)支撐物等要割除。

3 對(duì)大唐長山熱電廠1號(hào)機(jī)組鍋爐水冷壁聯(lián)箱管座裂紋的處理方案：

（1）把漏泄處的聯(lián)箱管座連同支管從聯(lián)箱根部算起割除300 mm長度，對(duì)聯(lián)箱根部進(jìn)行打磨，然后經(jīng)金屬檢驗(yàn)，確認(rèn)無任何缺陷。

（2）用經(jīng)金相檢驗(yàn)合格的15CrMoG（φ38×7.5）管進(jìn)行更換舊管。

（3）制定合理的焊接和熱處理工藝（包括預(yù)熱）措施。

（4）由持證焊工和熱處理工按照工藝要求嚴(yán)格執(zhí)行操作。

（5）焊后進(jìn)行嚴(yán)格的射線和硬度檢驗(yàn)，以確保焊口合格。

（6）將焊口下方拉筋割開150 mm長，以確保應(yīng)力的釋放。

1號(hào)爐水冷壁聯(lián)箱經(jīng)過以上工藝措施處理后，已經(jīng)長時(shí)間設(shè)備運(yùn)行，未出現(xiàn)問題。

4 結(jié)語

鍋爐承壓部件的安裝和焊接質(zhì)量直接關(guān)系到的運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)性，因此在實(shí)際火電廠鍋爐安裝、維修過程中，需要嚴(yán)格按照具體的操作規(guī)范要求來進(jìn)行焊接質(zhì)量控制和消除應(yīng)力，確保每個(gè)承壓部件的安裝質(zhì)量，以此來保證鍋爐運(yùn)行的安全性和可靠性，為火電廠正常、穩(wěn)定的運(yùn)營奠定良好的基礎(chǔ)。