孫宏軍

（國能雙遼發(fā)電有限公司，雙遼市 136400）

引言

某廠300MW機組EH油管發(fā)生漏油，漏泄點在5號高調EH油管與控制塊活接焊接接頭上。失效管材質為1Cr18Ni9，規(guī)格為Φ14×2mm，管系工作壓力為14.5MPa，工作溫度范圍為35～50℃。管內輸送介質為磷酸酯抗燃油(EH油)。

至本次停爐檢修已累計運行約10萬小時,累計啟停次數70多次。

1 試驗與分析

1.1 宏觀及無損檢查分析

宏觀檢查發(fā)現漏泄點張口很小，自然光下目視無法發(fā)現，油管外表面光滑，無明顯腐蝕現象；經著色滲透探傷發(fā)現漏泄點位于EH管水平段上部，漏泄源為一條總長約10mm的裂紋，裂紋全部在焊縫內，沿熔趾平行擴展，兩者間距約為1mm。如圖1所示。

圖1 裂紋沿焊趾平行擴展

將裂紋端點處沿管軸向剖開檢查，油管內壁未見腐蝕等異常現象；同時發(fā)現，該處角焊縫采用的是內伸式套管角焊縫，形成搭接接頭，而且角焊縫根部存在橫截面為三角形的未焊透缺陷，致漏裂紋即起源于未焊透尖端[1]。如圖2所示。

圖2 油管剖開圖

1.2 化學成分分析

用直讀式光譜儀分析內、外套管和焊縫的合金成分，通過多次測量求平均值，內套管和焊縫中鉻Cr、鎳Ni元素含量符合我國國家標準GB/T1220-2007的要求，外套管中鉻Cr、鎳Ni元素含量略低于標準的要求。光譜分析結果見表1。

表1 光譜分析結果

1.3 微觀組織分析

致漏裂紋和內外套管間隙較大側角焊縫根部未焊透尖端的微觀形貌如圖3、4所示，從圖中可以看見裂紋均起源于角焊縫根部未焊透尖端，并沿熔合線向外擴展。

圖3 致漏裂紋形貌

圖4 根部未焊透

圖5、6為內、外套管金相組織，均為正常的等軸孿晶奧氏體組織；圖7為焊縫及熱影響區(qū)組織形貌，圖左上側焊縫區(qū)組織呈奧氏體和呈樹枝狀分布的鐵素體，右下側內套管側熱影響區(qū)組織呈現等軸孿晶奧氏體，兩者之間的狹帶區(qū)域為熔合區(qū)[2]。

圖5 內套管金相組織

圖6 外套管金相組織

圖7 角焊縫及其熱影響區(qū)組織

2 試驗分析

從光譜分析結果可知，內套管和焊縫材料的Cr、Ni元素含量符合相關國家標準的要求，外套管的Cr、Ni元素含量略低于相關國家標準的要求。根據宏觀分析結果和Cr、Ni元素含量同外套管實測值相當的其他奧氏體不銹鋼材料的力學性能指標來看，外套管的Cr、Ni元素含量偏低不能導致油管開裂。

從金相分析結果可知，斷裂起源于搭接接頭的焊縫根部未焊透。搭接接頭的焊縫屬于角焊縫，在接頭處結構明顯不連續(xù)，承載后接頭部位受力情況比較復雜，存在附加的剪切應力和彎矩，其應力集中程度遠大于對接接頭，因而較少采用。承壓類特種設備一般不允許采用搭接結構。未焊透不僅會削弱焊縫的截面積，顯著降低接頭的力學性能，而且由于未焊透引起應力集中所造成的危害更大。由未焊透擴展成裂紋，是造成焊縫破壞的重要原因，尤其在動載下，對部件強度影響甚大[3]。

機組運行過程中，機組振動、管夾固定不好、伺服閥故障等因素，均可能引起EH管道振動，此時管道將承受很大的交變應力。在交變應力的作用下，應力集中程度較高的根部未焊透尖端萌生裂紋并擴展，直至油管漏泄，上述分析可以通過圖3和圖4得以證實。

3 結論

本次EH油管泄漏原因為采用搭接接頭焊縫根部存在的未焊透在交變應力作用下開裂并擴展所致[4]。