TP347H/G102末级过热器异种钢焊缝泄露分析及处理
管式加热炉用TP347H与P5炉管异种钢GTAW焊接工艺研究

管式加热炉用TP347H与P5炉管异种钢GTAW焊接工艺研究崔跃双【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2024(54)3【摘要】针对ASME SA312 TP347H奥氏体不锈钢管与ASTM SA335 P5铁素体耐热钢管的异种钢焊接存在金属稀释、碳迁移和残余应力等问题,在考虑稀释影响的基础上,选择ER309和ERNiCr-3两种焊接材料根据是否焊后热处理以及是否堆焊隔离层制定了6种焊接工艺方案,并通过焊接试验、力学性能试验和金相检验,对比分析了不同工艺下焊接接头的性能。
结果表明:外观检查和RT结果均符合相关标准要求;所有试件的抗拉强度均达到标准规定的415 MPa以上,其中最大值达到505 MPa,且断后伸长率在25%以上,TP347H侧热影响区的冲击吸收功平均值为54.0~70.5 J,均满足标准规定;直接焊接法未经焊后热处理的焊接接头P5侧母材热影响区附近硬度超标,而经焊后热处理的焊接接头硬度值均满足标准要求;经焊后热处理的焊接接头碳扩散更明显,而采用ERNiCr-3焊丝进行堆焊隔离层,并进行后热处理的焊接接头碳扩散程度最小。
综合分析,ERNiCr-3堆焊隔离层+后热工艺方案得到的焊接接头性能最佳,满足标准要求,且无需进行焊后热处理,更适合现场焊接。
【总页数】6页(P146-151)【作者】崔跃双【作者单位】北京航天石化技术装备工程有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG457.1【相关文献】1.TP347H与12Cr1MoV异种钢膜式壁焊接工艺2.TP347H与钢102异种钢焊接工艺开发3.高温锅炉管T22/TP347H异种钢焊接接头早期失效原因4.EPRI P87焊接T92与TP347H异种钢焊接工艺研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
300MW锅炉后屏过热器泄漏分析与处理

300MW锅炉后屏过热器泄漏分析与处理摘要:过热器是锅炉受热面的重要部位,其中布置在锅炉烟道入口处的后屏过热器既承受炉膛火焰辐射热量,又承受烟气的对流传热,其管道壁厚、材质种类较多,往往存在较多的异种钢焊口,本文针对某厂钢研102同SA-213TP347H异种钢焊口泄漏事故进行分析并提出了相应的防范措施。
一、事故概况:某厂4号机组为300MW亚临界纯凝发电机组,锅炉为东方锅炉厂生产π型炉,锅炉型号DG1025/18.2-Ⅱ4,至本次事故发生运行约120000小时。
当日09时10分,4号机组锅炉负荷250MW,1、2、3、4、5号制粉系统运行,机组AGC投入,双套吸、送、一次风机运行。
09:10 运行监盘人员发现炉膛压力波动增大,尤其以第三点波动剧烈,09:30通知锅炉点检到就地检查并确认漏点部位,初步判断为后屏过热器受热面发生爆管事故。
12:05 接值长令,4号机组开始滑停。
二、事故设备损坏情况:停炉后宏观检查发现,此次爆管事故首爆口出现在左数第10后屏,前数第13圈管子,前数第14根异种钢焊接接头中间焊口,偏向材质为G102侧焊接熔合线部位,发生脆性环状断裂(见下图1所示包括位置),从断口部位上部至距离顶棚约200mm,总长约13000mm管子在强大介质内压下导致整根管出排、变形、弯曲直至左数第二大屏右前侧终止。
图1图2图4图3三、事故处理情况:事故抢修过程中更换左数第10后屏前数第13圈管子(最内加屏管),前数第14根异种钢焊接接头1根。
并从异种钢焊接接头上部G102焊口部位开始,对爆管造成的整根出排、变形、弯曲的缺陷管进行整体更换,直至距离顶棚约200mm直管段部位结束。
更换管段总计长约15000mm,分5节直管段对接完成,加之异种钢焊接接头下部SA-213TP347H焊口,整个抢修过程总共形成7道新安装焊口(其中6道材质为G102;1道材质为SA-213TP347H),焊后金属射线检验100%一次全部合格。
超超临界机组高温过热器出口异种钢焊缝裂纹原因分析

TECHNOLOGY AND INFORMATION128 科学与信息化2023年4月上超超临界机组高温过热器出口异种钢焊缝裂纹原因分析朱子豪国家能源集团泰州发电有限公司 江苏 泰州 225300摘 要 本文通过对高温过热器出口开裂的异种钢接头进行宏观检查、金相组织检测、扫描电镜等分析,发现主裂纹沿周向断续分布,主裂纹和连接裂纹内部均含有大量氧化物,裂纹沿树枝晶界扩展,说明裂纹是在凝固过程中产生。
通过综合分析,判断裂纹产生原因主要为制造过程和焊接过程中存在热输入偏大造成。
关键词 超超临界;T92钢;Super304H;异种钢接头;失效分析Cause Analysis of Weld Crack of Dissimilar Steel at Outlet of Ultra-supercritical Unit High Temperature Superheater Zhu Zi-haoCHN Energy Taizhou Power Generation Co., Ltd., Taizhou 225300, Jiangsu Province, ChinaAbstract In this paper, the dissimilar steel joints cracked at the outlet of high temperature superheater are subject to macroscopic examination, metallographic structure detection, scanning electron microscopy and other analysis, it is found that the main cracks have interrupted distributions along the circumference, both the main crack and the connecting crack contain a large amount of oxides, the crack spreads along the grain boundary of the branch, which demonstrates that the crack is generated in the solidification process. Through comprehensive analysis, the main reason for the crack is the large heat input in the manufacturing process and welding process.Key words ultra-supercritical; T92 steel; Super304H; dissimilar steel joint; failure analysis引言随着超超临界机组的普及,从运行工况及经济性方面考量,越来越多的锅炉受热面管采用具有高热强性和高抗氧化性的奥氏体不锈钢(Super304H )和马氏体耐热钢(T92)异种钢连接。
一起余热锅炉异种钢接头泄漏原因分析和预防处理

一起余热锅炉异种钢接头泄漏原因分析和预防处理发布时间:2023-04-13T06:08:03.619Z 来源:《中国电业与能源》2023年1期作者:陆定康常鸿翔[导读] 燃机联合循环电厂既可带基本负荷,也可以作为电网调峰机组,陆定康常鸿翔江苏华电戚墅堰发电有限公司,生产技术部,江苏常州 213000摘要:燃机联合循环电厂既可带基本负荷,也可以作为电网调峰机组,有助于改善电网的安全性。
配套余热锅炉的安全、经济运行,影响电站的安全经济性,承压部件的可靠性决定了锅炉是否能够长期安全运行。
本文主要介绍了锅炉高过疏水管T91和SS-304异种钢接头泄漏的分析,并针对性的提出了预防措施和处理方案,旨在为余热锅炉本体承压部件的检修与维护实践提供参考。
关键词:余热锅炉;异种钢接头泄漏;处理方案;预防措施0 引言目前国家提倡清洁能源项目,作为清洁能源的天然气发电技术越来越得到推广,所配套余热锅炉是联合循环电站中回收燃气轮机排气余热产生蒸汽,推动蒸汽循环的发电换热设备。
提高火电厂效率的主要途径是通过提高蒸汽的初参数,即提高蒸汽的压力和温度,高参数的的要求使得电厂设备中金属部件性能的要求也越来越高,因此锅炉受热面不可避免的出现异种钢接口,其中典型的是T91、T92、TP304等等,这些异种钢接头由于种种原因成为薄弱环节,经过一阶段的运行往往逐步出现劣化直至失效泄漏。
1 现场情况某燃机电厂现有6台机组:其中F级一期#1、#2两台机组配备余热锅炉,2005年投产,为三压、再热、卧式、无补燃自然循环,室外布置,由广东新会—福斯特惠勒动力机械有限公司(FWPM)设计监造。
受热面沿锅炉宽度方向各模块均分成左、中、右三个模块,按照烟气流动方向依次布置为高压过热器4(HPS4)至高温过热器1(HPS1),其中高过4和3联箱及管道为T91材质,高过2和1为T22材质,左中右三个模块的疏水管至联箱底部(管座材质T91),管座以下第一道焊缝开始为SS304材质管件,汇集成一根有西侧墙处穿墙伸缩节引出至外部相应的疏水门,而且均用承插式的方式焊接连接。
某电厂2号炉后屏过热器泄漏故障停机分析报告

某电厂2号炉后屏过热器泄漏故障停机
二、处理过程
4、 8月6日,对屏式过热器入口集箱进行内窥镜检查,未发现异物,如下图所示。
8月7日对后屏过热器7、21、20屏的第2弯,12、24屏的23弯等弯管进行了射线 透照抽查,未发现异物及氧化皮沉积现象,如下图所示:
某电厂2号炉后屏过热器泄漏故障停机
二、处理过程
某电厂2号炉后屏过热器泄漏故障停机
三、原因分析
4、如图所示,机组并网后最大升负荷速率6.6MW/min。甲侧炉膛出口温度在D 磨启动后50分钟由501℃上升至634℃,6月19日机组启动过程D磨煤机启动后也 有相同的现象。如图所示,机组负荷在320~340MW以后,甲侧炉膛出口烟温快 速上升,并由小于乙侧烟温快速变为大于乙侧烟温,高约50℃,甲侧烟温大于 600℃,目前锅炉燃烧动力场一直存在烟气左右偏差现象。
某电厂2号炉后屏过热器泄漏故障停机
三、原因分析
5、四管泄漏报警记录
通过报警记录查阅,集控电子间炉管泄漏报警开始时间为08:30,即甲侧烟温 大于600℃以后,与超温爆管及就地检查发现时间吻合。
某电厂2号炉后屏过热器泄漏故障停机
三、原因分析
6、爆管原因确定 (1)通过对后屏过热器入口集箱内窥镜及后屏部分底部弯管射线透照检查, 未发现其他异常,排除管内有水渣、铁屑、氧化皮等异物堵塞造成后屏过热器 短期过热引起超温爆管的可能。 (2)经过管壁测厚,排除管壁磨损泄漏的可能。 (3)机组启动前,因锅炉强制冷却且压力较低放水导致过热器积水,而本次 爆管为22整个屏的内圈屏,内部易积水,且蒸汽通流阻力大、启动初期蒸汽流 量小、相对散热面积较小、对流换热弱,积水不易汽化而形成水塞;另外锅炉 点火初期甲侧烟温及烟气流量低于乙侧,虽然启动过程已采取措施,但甲侧过 热器内积水仍未能得到充分蒸发,当负荷上升至320~340MW后,甲侧烟气温度 快速上升,烟温上升至600℃以上(30min烟温快速上升100℃),在继续升负 荷过程中,08:40发生泄漏,由此确证为水塞造成后屏过热器短期超温爆管。
电站锅炉屏式过热器T91_TP347H异种钢接头失效分析及处理

电站锅炉屏式过热器T91/TP347H异种钢接头失效分析及处理发布时间:2021-09-07T15:11:29.937Z 来源:《中国电业》2021年第12期作者:马超[导读] 某电厂屏式过热器管排夹持管管接头为T91/TP347H异种钢接头,运行50000小时后焊缝沿T91侧焊缝融合线断裂。
马超华电克拉玛依发电有限公司新疆克拉玛依市金龙镇834000摘要:某电厂屏式过热器管排夹持管管接头为T91/TP347H异种钢接头,运行50000小时后焊缝沿T91侧焊缝融合线断裂。
通过对该焊缝两侧母材进行成分分析、金相组织分析及宏观检查。
判断该焊缝断裂原因为长期运行后材料性能劣化导致失效。
并针对此类问题提出有效检查方案及防范措施。
关键词:异种钢、屏式过热器、焊缝1、序言某电厂1号锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的超临界参数、单炉膛、一次再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型变压运行直流锅炉。
型号为:HG-1180/25.4-YMI。
燃烧器为前后墙对冲布置。
锅炉过热器由顶棚过热器、包墙过热器、低温过热器、屏式过热器和高温过热器组成。
屏式过热器布置于炉膛上部,沿炉宽方向共有22片管屏,管屏间距为690mm。
每片管屏由23根并联管弯制而成,根据管子的壁温不同,入口段的管子为φ38×6.5、SA-213 T91,屏底部及出口内11根管为φ38×7.5、SA-213 T91,屏底部及出口外12根管采用φ38×7.5、SA-213 TP347H。
2020年11月5日,1号锅炉屏式过热器甲侧第一屏管排夹持管T91/TP347H出厂异种钢沿焊缝融合线断裂,造成锅炉泄漏。
2、裂纹失效分析(1)宏观检查焊缝失效部位沿T91侧熔合线断裂,断面呈脆性(如图1所示);焊缝断裂后造成屏式过热器甲侧第一屏下部弯管共计6根,甲侧第二屏共计3根出现吹爆或吹损现象。
图6 TP347侧微观组织形貌3、综合分析本次焊缝失效部位沿T91侧熔合线断裂,由于焊缝中以Cr 为代表的强碳化物形成元素占比相对较高,在焊接、热处理及锅炉运行过程中,容易造成焊缝侧出现高硬层,从而导致组织与性能的不均匀分布,接头熔合线处的脱碳层、膨胀系数差别、接头残余应力与蠕变强度差异都会使该处成为接头的薄弱环节,随机组长期运行后材料性能劣化导致失效。
660MW机组TP347H材质分隔屏夹屏管泄漏原因分析
660MW机组TP347H材质分隔屏夹屏管泄漏原因分析发布时间:2022-05-20T02:35:36.859Z 来源:《科学与技术》2021年36期作者:陈璟[导读] :通过宏观分析、化学元素分析、力学理能、金相检验等方法对超临界锅炉TP347H材质分隔屏夹屏管爆管进行失效原因分析陈璟1(1.中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院,金属技术研究所,陕西西安710021;)摘要:通过宏观分析、化学元素分析、力学理能、金相检验等方法对超临界锅炉TP347H材质分隔屏夹屏管爆管进行失效原因分析;结合晶间腐蚀试验排除晶间腐蚀影响;锅炉运行异常分析证实水塞引发短时超温。
本文主要介绍了泄漏发生原因,长期超温材质性能劣化且管外壁萌生微裂纹,此次启机中,水塞现象导致短时超温,运行过程中热应力、机械应力等综合应力作用,微裂纹不断扩展使得管样的有效壁厚降低。
当有效壁厚不足以抵抗压力,最终引起爆管。
最后结合失效机理,提出防止此类爆管发生的措施和建议。
关键词: 分隔屏夹屏管;TP347H;失效分析;水塞现象1引言某火力发电厂一期(2×660MW)工程褐煤锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发研制的660MW褐煤超临界锅炉。
该锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、紧身封闭布置的π型锅炉。
采用中速磨直吹式制粉系统,每炉配6台ZGM123G-Ⅲ磨煤机,燃用设计煤种时5运1备;煤粉细度R90=22%。
锅炉采用四角切圆燃烧方式,主燃烧器布置在水冷壁的四角,每层4只燃烧器对应一台磨煤机。
SOFA燃烧器布置在主燃烧器区上方的水冷壁的四角,以实现分级燃烧降低NOx排放。
截止目前运行累计33500小时,累计启、停机35次。
1号锅炉TP347H材质分隔屏夹屏管发生泄漏,为查明泄漏原因,特对分隔屏夹屏管泄漏管进行失效分析,探究其失效机理以防止此类事故的发生。
锅炉受热面管异种钢焊接接头常见失效原因分析
锅炉受热面管异种钢焊接接头常见失效原因分析发布时间:2021-02-03T10:28:37.613Z 来源:《科学与技术》2020年10月第28期作者:乔琪[导读] 电站锅炉受热面管屏失效类型多种多样,其中异种钢焊接接头开裂泄漏是受热面管屏泄漏的一种常见原因乔琪咸阳市特种设备检验所 712000摘要:电站锅炉受热面管屏失效类型多种多样,其中异种钢焊接接头开裂泄漏是受热面管屏泄漏的一种常见原因。
本文主要分析锅炉受热面管异种钢焊接接头常见失效原因分析关键词:异种钢;焊接接头;失效引言异种钢焊接接头出现失效较多的是铁素体钢与奥氏体钢的焊接接头,此类焊接接头多采用镍基焊丝。
其成分与焊接接头两侧的母材差异较大,尤其铁素体一侧的熔合线两侧会形成一种异质界面。
1、锅炉受热面管焊接质量控制中出现的问题1.1锅炉受热面管焊接的技术人员缺乏专业性在锅炉受热面管焊接工作中,焊接技术人员的专业水平在很大程度上影响了焊接质量控制。
对于锅炉受热面管的焊接行业中,一般情况下,对于焊接工作的技术人员要求并不是很高,但是,在实际的焊接操作过程中,对锅炉受热面管的焊接不仅仅是一种锅炉,是有很多种锅炉受热面管的,并且每种锅炉受热面管要求的焊接技术是不同的,技术要求是相对比较分散的。
因此,对于某种特定的锅炉受热面管来说,对于焊接工作人员的技术要求是比较高的。
但是,由于技术人工焊接技能不足,在焊接过程中,很容易出现操作失误或者焊接要求不达标,造成大量锅炉受热面管焊接完成后被返厂,甚至很多时候销毁掉不合格的锅炉受热面管。
在这个焊接过程中,由于锅炉受热面管焊接的技术人员缺乏专业性,不仅浪费了大量的人力物力以及财力,并且从很大程度上造成了锅炉受热面管企业的经济效益低下。
1.2锅炉受热面管焊接的机械化普及率不高在锅炉受热面管焊接质量控制中,焊接的机械化普及率不高是普遍存在的问题。
锅炉受热面管的焊接与其他行业存在很大不同,大部分工艺都是需要工人手工操作完成的,并且焊接的程序是比较复杂的。
TP347H不锈钢高温过热器爆管原因分析
TP347H不锈钢高温过热器爆管原因分析高荣;张少军【摘要】内蒙古华电卓资发电有限公司4×200 MW空冷机组1号锅炉高温过热器在试生产期间连续发生爆裂泄漏,对爆破管取样进行宏观观察及微观检测试验等综合分析,确认引起爆管的原因为高温过热器管节流孔堵塞,影响了蒸汽的循环流动,从而导致受热面管子超温爆管.通过采用电子内窥镜检查,将过热器管节流孔处有异物堵塞的高温过热器管全部进行了更换,处理后再未发生因节流孔堵塞而发生的爆管现象.【期刊名称】《内蒙古电力技术》【年(卷),期】2013(031)001【总页数】4页(P116-118,122)【关键词】TP347H不锈钢;高温过热器;爆管;节流孔堵塞;超温【作者】高荣;张少军【作者单位】内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020【正文语种】中文【中图分类】TM621.2;TM201.41 爆管事故概述内蒙古华电卓资发电有限公司4×200 MW空冷机组的锅炉由无锡华光锅炉股份有限公司制造,型号为UG-670/13.7-M,超高压一次中间再热、自然循环固态排渣煤粉炉。
过热蒸汽设计压力13.7 MPa,过热蒸汽设计温度540℃[1]。
1号机组在试生产期间,锅炉高温过热器管连续发生2次爆管事故。
第1次爆破管位置为左数24排、前数第3根直管(取样为1号);第2次爆破管位置为左数23排、前数第5根直管(取样为2号)。
爆破管材质均为TP347H,属于奥氏体不锈钢,直径51mm,厚6.5 mm[1]。
2 爆管原因查找2.1 宏观特征分析2次爆口均在向火侧,不同于火电厂以往常用的珠光体耐热钢的爆口形态。
爆口较大,形状无规则(见图1),且爆口边缘有的部分已缺失(见图2),既不符合短时过热爆口特征,又不符合长时过热爆口特征。
2个爆口虽宏观形态各异,但均为脆性爆口,边缘粗钝、减薄较少、爆口旁边的管径基本未涨粗;爆口附近向火、背火管壁均开裂,爆口附近内、外表面均有纵向裂纹,与长时过热的裂纹相似。
TP347H不锈钢管与12Cr1MoVR扁钢焊接角焊缝裂纹形成原因分析
- 57 -技术应用科学大众·Popular Science 2019年1月TP347H不锈钢管与12Cr1MoVR扁钢焊接角焊缝裂纹形成原因分析江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院 谢一玫摘 要:某锅炉厂生产的一台屏式过热器管系,采用熔化极气体保护焊方法焊接后发现,过热器管与扁钢焊接的焊缝处经渗透探伤后存在多条裂纹,文章主要通过此次质量问题,找出缺陷产生的主要原因并分析其机理。
关键词:TP347H 不锈钢管;12Cr1MoVR 扁钢;熔化极气体保护焊;保护气体1 背景介绍笔者制造监检的某锅炉厂生产的屏式过热器管系,管材选用TP347H ,相邻管间采用材质为12Cr1MoVR 的扁钢焊接起固定作用,焊接方法采取熔化极气体保护焊法(Gas Metal Arc Welding ,GMAW )。
焊接完成后进行渗透探伤,发现焊缝存在多处裂纹。
后经调查发现,是焊接保护气体与焊接工艺要求的保护气体不同,焊接工艺要求保护气体为98%Ar +2%O 2,而实际焊接时采用的保护气体是80%Ar +20%CO 2。
2 原因分析2.1 异种钢焊接焊缝易产生裂纹管子材料采用TP347H ,扁钢材料采用12Cr1MoVR ,属于异种钢焊接。
而不锈钢与低合金钢的理化性能存在较大差异,焊接过程中会产生较大的残余应力,且易产生裂纹、气孔等缺陷。
TP347H 不锈钢的线膨胀系数、电阻率都比12Cr1MoVR 大,而导热系数又比较小,散热较慢。
当焊接热输入量较大时,焊缝内会产生较大的热应力,易在焊缝内部产生裂纹等焊接问题。
不锈钢与低合金钢异种钢的焊接热输入量须加以控制,不宜过高,热输入量过高对焊缝和热影响区的组织和性能会有不利影响[1]。
2.2 保护气体选用错误原焊接工艺评定要求使用保护气体为98%Ar +2%O 2,而当时该种气体厂里没有,焊接工人在未经同意的情况下擅自使用80%Ar +20%CO 2气体作为保护气体。
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TP347H/G102末级过热器异种钢焊缝泄露分析及处理
摘要:本文通过对某厂末级过热器管TP347H/G102异种钢焊缝沿熔合线位置泄露进行宏观和微观金相等试验研究,指出本次失效属TP347H/G102异种钢焊缝早期失效现象。
并对如何检查和防范锅炉发生此类型异种钢焊缝爆漏,提出有效的专项检查措施。
关键词:异种钢焊缝失效
一、前言
某电厂#1锅炉为哈尔滨锅炉厂设计制造的1025t/h亚临界一次中间再热自然循环锅炉,型号HG-1025/18.2-540/540-WM10,采用单炉膛Π型布置,采用直流燃烧器正四角切圆燃烧方式,给水温度279.4℃,汽包工作压力19.61MPa。
末级过热器位于后屏过热器和后水冷壁吊挂管之间,分成前后二级。
前级27片,以457.2mm的横向节距沿整个炉宽方向布置。
后级54片,以228.6mm 的横向节距沿整个炉宽方向布置(如图1)。
电厂#1炉末级过热器后级G102/TP347H基建安装异种钢焊口(材质G102,规格Ф51×8mm / 擦之TP347H,规格Ф51×7.5mm,厂家焊口)沿熔合线连续发生了两次泄漏,第一次泄漏时机组运行了6万小时。
二、裂纹分析
2.1宏观检查
#1锅炉第一次爆管现场如图2,末过后级炉右23屏前数第1根异种钢焊口G102侧熔合线处有穿透性裂纹,吹爆和吹损末过前级和后级管子共30根。
#1锅炉第二次爆管现场如图3,末过后级炉右2屏前数第3根厂家异种钢焊口G102侧熔合线处有穿透性裂纹,吹损末过后级相邻2根管子。
对裂纹管进行取样,并将其剖开,其形貌如图4所示,宏观形貌说明,泄露管沿焊缝低合金钢融合线开裂。
2.2化学分析
取裂纹管焊缝两边母材进行化学成分分析。
G102母材及TP347H母材的化学成分试验结果分别见表1和表2。
可知G102母材及TP347H母材的化学成分分别符合GB 5310—1995和ASMEA213—1998的要求。
2.3金相分析
在失效管子异种钢焊接接头进行金相试验进行了微观组织分析,试样如图3所示。
显微组织照片见图5~图8,从图中可知,失效管G102母材为正常的回火贝氏体组织,未发现异常;裂纹位于G102与焊缝的熔合线位置上;TP347H 不锈钢侧热影响区组织过热段晶粒较粗大,TP347H不锈钢熔合线组织晶粒被拉长并与焊缝存在有明显的熔合线;TP347H不锈钢母材显微组织为典型的奥氏体。
从金相组织来看,TP347H/G102异种钢焊接接头中G102侧焊缝熔合线裂纹是泄露的直接原因。
2.4拉伸试验
在#1炉末过未失效异种钢焊缝位置取样,对取样管进行拉伸试验,抗拉强度为636MPa,断裂位置位于TP347侧,试验结果合格。
三、综合分析:
贝氏体+奥氏体异种钢焊接接头,由于2种不同成分、不同晶体结构的金属互相掺合,在其熔合线附近出现了化学成分、金相组织、机械性能和物理性能的不均匀性。
由于这些不均匀性的存在,给接头的使用安全性带来了很大不利。
开裂位置位于异种钢焊口G102侧,完全沿熔合线发生开裂。
同时在未失效取样管上取样进行金相试验未发现金相组织异常。
该类失效是由于高温下使用的奥氏体不锈钢与贝氏体耐热钢异种钢焊接接头中,存在碳迁移倾向。
虽然采用镍基焊材后,能降低了碳自耐热钢一侧向焊缝中的转移,但通过循环加热过程使碳迁移速度大大加快。
已运行接头贝氏体钢侧靠近熔合线处会形成低硬度的脱碳区,相应焊缝中出现增碳硬化区,经过长期运行后,贝氏体钢侧熔合线冲击值及性能会较低。
在焊缝熔合线附近区域应力水平较高,与机组运行中的交变热应力、炉管内气流波动引起的振动应力等相叠加,使焊接接头的熔合线附近受到了应力幅值较高的交变载荷的作用而产生的低周疲劳并导致失效。
该类焊接接头的失效发生的时间主要和原始焊口的焊接工艺控制、焊接接头质量、运行中的温度和应力水平等有关。
四、结论与处理措施
4.1结论
此次末级过热器泄漏是典型的奥氏体钢与贝氏体(珠光体)耐热钢异种钢焊口在贝氏体钢侧熔合线处发生的早期失效。
4.2处理措施
对#1、#2锅炉同类型异种钢焊口进行全面检查。
检查方法可利用射线检测和超声波检测相结合的办法,检测过程中应采取相应技术措施和工艺,保证检验
对裂纹的检出率。
在处理过程中,准备带异种钢焊口的短管,保证现场更换中避免异种钢的焊接,以保证焊接质量。
如情况允许为从根本上防止再次发生类似问题,可通过技术改造将末级过热器所有G102/TP347H焊口进行更换。