李廣龍，劉 青

（1.山東里彥發(fā)電有限公司，山東 濟寧 273517；2.華能濟寧運河發(fā)電有限公司，山東 濟寧 272057）

1 概述

山東里彥發(fā)電有限公司3號鍋爐于2000年8月投入運行，累計運行70 000余小時。2011年5月31日，運行人員巡檢時發(fā)現(xiàn)B側(cè)高壓再熱器入口聯(lián)箱彎頭處蒸汽泄漏，6月2日停爐后檢查發(fā)現(xiàn)該處彎頭與聯(lián)箱對接接頭處有嚴重開裂。較為嚴重的裂紋有 4條，分別編號為裂紋 a、b、c、d，如圖1所示。

圖1 裂紋照片

裂紋a：從聯(lián)箱往彎頭側(cè)觀察，裂紋a位于5點位置，垂直于焊縫，并貫穿聯(lián)箱、焊縫與彎頭，總長約 220 mm，表面張口較大（2 mm），如圖 2、圖3所示。

圖2 裂紋a總形貌

圖3 裂紋a局部形貌

裂紋b：裂紋b為聯(lián)箱上兩個管座之間的孔橋裂紋，裂紋張口較大，并可看出開裂后裂紋兩側(cè)母材有較明顯的錯邊量（＞1 mm），如圖4所示。

圖4 裂紋b、c總形貌

裂紋c：裂紋c與裂紋b從同一個管座角焊縫開裂，沿上偏左約45°方向向聯(lián)箱母材擴展，張口較小，長約30 mm，如圖4所示。

裂紋d：裂紋d也為兩個管座之間的孔橋裂紋，且表面錯變量更大（＞2 mm），如圖5所示，從走向上看，可視為裂紋b通過管座角焊縫的延伸（圖1）。

圖5 裂紋d總形貌

該爐同樣部位曾于2010年9月28日發(fā)生過泄漏，當時檢查發(fā)現(xiàn)漏點為一條裂紋，裂紋位于彎頭上，在聯(lián)箱與彎頭的對接焊縫邊緣，離對接焊縫熔合線約10～15 mm的距離，從聯(lián)箱側(cè)觀察，裂紋的起止點大約處于2-4點位置，長度約300 mm。對該條裂紋進行挖補修復(fù)，修后補焊焊縫緊貼原環(huán)焊縫，位于2-6點位置（圖1）。此間，該彎頭另一側(cè)與低壓再熱管道連接的焊縫處也發(fā)生過一次泄漏，從補焊焊縫的位置來看，裂紋也是位于緊鄰焊縫的彎頭上。高壓再熱器入口聯(lián)箱及彎頭的材質(zhì)均為12 Cr1MoV，聯(lián)箱規(guī)格為Φ426×20 mm，彎頭規(guī)格為 Φ426×22 mm。

2 原因分析

對聯(lián)箱、原焊縫、兩側(cè)補焊焊縫及彎頭進行光譜測試，材質(zhì)及成分符合設(shè)計要求。

對聯(lián)箱進行金相組織檢測，組織正常。

對聯(lián)箱、兩側(cè)原焊縫、兩側(cè)補焊焊縫及彎頭進行硬度測試，結(jié)果如表1所示。

表1 硬度測試結(jié)果 HB

表1中硬度值均為在管壁表面溫度＞50℃時測得。由表1可看出，與聯(lián)箱對接的原焊縫，以及兩側(cè)補焊后的補焊焊縫硬度都嚴重超標[1]，（高于母材+100 HB，且＞270 HB），由此可以推斷，聯(lián)箱側(cè)的原安裝焊縫及兩次的補焊焊縫均未經(jīng)焊后熱處理。兩條并列的未經(jīng)焊后熱處理的焊縫中存在極大的焊接殘余應(yīng)力，特別是焊縫中的環(huán)向拉應(yīng)力，最大可達熔敷金屬的屈服極限。該拉應(yīng)力首先使焊縫中產(chǎn)生垂直于焊縫的裂紋，裂紋分別向聯(lián)箱和彎頭母材擴展。從裂紋a的形貌看出，焊縫部位張口較大，兩側(cè)張口較小，也可以判斷出裂紋首先在焊縫上形成并擴展。

裂紋a擴展至聯(lián)箱管座時，又沿聯(lián)箱管座角焊縫擴展。聯(lián)箱因開孔而使其強度降低，由于母材強度不能承受較大殘余應(yīng)力，致使裂紋又沿聯(lián)箱最薄弱的部位——孔橋之間擴展。從裂紋a較大的張口，聯(lián)箱母材裂紋b、裂紋d開裂后兩側(cè)母材較大的錯邊量，均表明在該部位存在有非常高的應(yīng)力水平。

因此可以認為，由于該部位原焊縫及后來補焊焊縫均未進行焊后消應(yīng)力熱處理，使得該焊接接頭存在極大且復(fù)雜的疊加殘余應(yīng)力，是產(chǎn)生裂紋、造成開裂的主要原因。

此外，在對彎頭進行硬度檢測時，發(fā)現(xiàn)在該彎頭正上端（12點位置）存在一個高硬度帶，硬度值達197 HB，其余部分硬度正常。手摸該處明顯感到粗糙，表明該彎頭曾進行過焊補處理，彎頭的制造質(zhì)量不良是彎頭多次泄漏的原因之一。

對該處的支吊情況進行檢查，彎頭兩側(cè)均為剛性吊架，且低壓再熱管道側(cè)的吊架已不受力。支吊不良對該處形成的附加二次應(yīng)力及可能造成的振動，對裂紋的形成和擴展也會起到推波助瀾的作用。

3 修復(fù)處理

裂紋挖除前對該彎頭增加必要的支吊，防止因挖除量大造成聯(lián)箱及彎頭強度不足引起更大設(shè)備事故。

用機械方法清除裂紋，采用同質(zhì)焊材，用氬弧焊打底和電焊填充和蓋面的方法進行焊補，焊接完成后立即進行焊后熱處理，冷卻到室溫后對焊補區(qū)進行外觀、表面和無損探傷檢測，結(jié)果表明補焊焊縫質(zhì)量合格。

經(jīng)過3個月運行，聯(lián)箱及彎頭補焊區(qū)未發(fā)現(xiàn)異常，表明本次裂紋修復(fù)是成功的。

4 結(jié)語

造成高壓再熱器入口聯(lián)箱開裂的原因主要是由于焊后未進行焊后熱處理造成焊接殘余應(yīng)力較大以及支架承力不良等原因造成的，對焊后熱處理要引起足夠的重視。另外鑒于該部位已多次焊補，今后應(yīng)作為重點監(jiān)督對象，跟蹤監(jiān)督檢查，再次發(fā)現(xiàn)類似問題，應(yīng)進行更換處理。