主蒸汽母管三通错用碳钢失效分析
1号机主蒸汽联络母管电动门误关事故分析
1号机主蒸汽联络母管电动门误关事故分析一、事故时系统运行方式：2#3#炉带1#2#机运行，主蒸汽经联络母管至1号机。
二、事故经过：2014年6月23日，1号机功率控制回路投入，9时46分，锅炉主蒸汽压力异常升至9.8MPa，1#机调门全开，油动机行程开至最大，1#机电动主汽门前压力降至3.47MPa，1#机负荷减至18MW并还有继续下降趋势。
汽机运行人员迅速调节降低1#机油动机行程，关小调门开度。
检查发现主蒸汽母管至1#机联络电动门关闭，即要求锅炉运行开启主蒸汽母管至1#机联络电动门，但电动无法开启，此时电动主汽门前压力已降至2.27MPa。
即令运行人员开启1#机主蒸汽联络母管电动门旁路一、二次门压力开始回升，负荷逐步回升。
后经手动开启主蒸汽母管至1#机联络电动门部分行程后，电动开启成功。
在开启主汽母管至1#机主蒸汽联络母管电动门过程中，1#机负荷上升至55MW后回落至40MW，油动机行程由100mm减至70mm，真空由-63KPa落至-38.6KPa，9时52分1#机电动主汽门前压力恢复至8.23MPa，锅炉关闭对空排，机组恢复正常运行。
三、事故原因：1、检修部热工专业张辉，开工作票试验1#炉电动门，工作过程中误关闭主蒸汽母管至1#机联络电动门，致使1#机气源切断，是造成本次事故的直接原因。
2、事故处理过程也反映出在发生异常运行后，汽机专业处理问题反面的不足，例如：没有及时退出功率控制回路，致使在主蒸汽母管至1#机联络电动门开启后，1#机功率突升至55MW,真空下降较多。
四、预防措施：1、汽机专业在发现联络母管电动门关闭时，及时退出功率控制回路，迅速减小油动机行程至初始行程，防止电动门开启后，机组负荷迅速上升至机组过负荷。
同时开启联络母管电动门旁路一、二次门，防止机组无蒸汽运行，以确保机组安全。
2、在机组低负荷时，联系化水专业开启除盐水泵，开启再循环手动门，维持凝汽器及除氧器正常水位。
3、锅炉专业在发现联络母管电动门关闭时，电动无法操作时，应迅速手动开启母管联络电动门，保证机组供汽，同时汇报值长并查明原因。
某燃气锅炉过热器管失效分析及预防措施
某燃气锅炉过热器管失效分析及预防措施李均昊，刘宏村，雷正义（眉山市特种设备监督检验所，四川眉山620000）摘要：针对某100t/h 燃气蒸汽锅炉在安装调试运行阶段低温过热器管泄漏事故，通过采用渗透检测、力学性能试验、金相分析、扫描电镜及能谱分析等检测方法，对该锅炉低温过热器管泄漏原因进行了试验分析，提出了该类型锅炉在制造或安装阶段质量控制的优化方案，对同类型锅炉制造和安装质量控制及检验检测提供了一定的参考依据。
关键词：低温过热器；失效分析；裂纹；扫描电镜；金相分析；能谱分析中图分类号：TM621.2文献标志码：B文章编号：1671-0320（2024）02-0047-050引言锅炉过热器管在运行过程中，其外部承受着高温作用，内部承受着因各种压力而引起的应力以及制造和焊接过程中残留的应力。
过热器管在锅炉整个运行过程中所受的力是非常复杂的，因此要求过热器管材料必须具备有足够的热疲劳强度、蠕变强度、良好的冲击韧性、抗氧化性、组织稳定性和热加工工艺性以及良好的焊接性[1]。
12Cr1MoVG 钢材是目前亚临界以下电站锅炉低温过热器管广泛采用的制造材料，该钢材具有较高的抗氧化性及热强性，以及良好的工艺性与焊接性能。
某公司新安装一台燃气蒸汽锅炉（锅炉型号：NG-100/4.0/400-Q ），低温过热器管规格d 42×4mm ，材质选用GB/T 5310—2017《高压锅炉用无缝钢管》中提出的12Cr1MoVG 钢材。
在168h 试运行阶段，低温过热器管发生泄漏事故。
经宏观和渗透检测，发现裂纹均为横向裂纹，且均出现在弯管处，过热器外观无异常情况。
在电站锅炉中，12Cr1MoVG 钢材的失效原因多为过热器长期处于高温状态下运行而引起的过热、疲劳开裂、高温氧腐蚀、高温蠕变等失效模式而导致的韧性或脆性断裂。
然而在锅炉安装试运行阶段发生泄漏事故实属罕见，因此在锅炉制造及安装过程中，从采用的材料和制造工艺2个方面进行失效分析，对保障电站锅炉安全稳定运行具有重要意义。
电站部件失效分析
电站部件失效分析 1汽包缺陷与失效 1.1汽包的缺陷
据调查，目前电站锅炉汽包 70〜80%存在着各种超标缺陷。缺陷的类型主要 有：焊缝裂纹、夹渣、气孔、未焊透及焊缝严重的咬边等；母材存在着夹层缺陷。 缺陷部位；下降管处角焊缝最多，筒体纵、环焊缝，汽包内预焊件（如人孔门 铰链和旋风子等）。 在发现缺陷的下降管中，以插入式下降管中K型坡口出现缺陷最多（见图6.1 ）＜ 这种结构下降管处刚性大，焊接拘束应力高，其应力集中系数 Kt = 3，故热处理 时易在焊缝热影响区产生裂纹。 与插入式下降管相比，内平式接管座可减少下降管处刚性，降低应力集中系数， 但其抗疲劳性能较差。 马鞍式下降管应力集中系数较小，但强度略显不足。 冲压翻边式下降管应力集中系数较小，但由于制造中翻边处减薄较严重及变形 量较大，故运行中在翻边内壁易出现表面龟裂。
图6.1汽包下降管几种结构型式 在发现超标缺陷汽包的材料中，以 19Mn5 BHW3、22K、20g较多（主要是这 几种材料制造的汽包较多）。另外，在 BHW3、18 MnMo Nb16 MnNiMo 15MnMoCu 钢制汽包中亦发现焊缝超标缺陷。 1.2汽包的破裂事故
关于工业锅炉汽包的爆破，国内外发生较多。据日本锅炉协会统计，1961〜1970 年10月，日本发生了 70起汽包爆裂事故，占锅炉事故的19.7 %。至于电站锅 炉汽包的爆裂，国外最早见于1962年，德国曼海茵电站锅炉汽包爆裂，国内仅 一例。
（1）国内
-＞內平式 时耳軼式 e冲压er边式
入
式 • 1968年底，一台400t /h锅炉汽包（配125MW^组）,在某锅炉制造厂进行 水压试验时爆破。 事故后检查了 5 个主下降管与汽包筒体焊缝， 发现在焊缝热影 响区存在许多裂纹，裂纹最深 20mm单条裂纹最长100mm 汽包设计压力：15.5MPa试验压力：20.2MPa；试验水温：0C。 汽包材料： BHW38 焊缝经预热用 J607 焊条补焊后缓冷，探伤无裂纹。但经一次消除应力热处理 后（610C, 5h）,在热影响区又产生了裂纹。 •某电厂一台炉（T n —13/ A）汽包于1996年9月在运行中接管座焊缝爆裂， 工作压力P= 11.27MPa T= 320E，材料22K, 1960年1月投运，运行210000h ，属典型的疲劳破坏。 （ 2）国外 •德国 1962〜1963年，德国曼海茵火电站7〜9号机组4台锅炉汽包由于下降管处开 裂，经挖补返修。后在水压试验中， 7号炉汽包在一个下降管孔与人孔间发生了 脆性开裂，8号炉汽包爆裂为12片，9号炉汽包爆裂为10片。试验水温：70 C。 这3台汽包分别于 1949〜1950年制造， 1950〜1951年投运，至 1962〜1963 年运行12年左右，发现3个汽包下降管处焊缝开裂，裂纹长15〜20mm并向汽 包轴线方向扩展，后经挖补返修。 这 3 台汽包的材料为 MnCuN低合金钢，Cv 0.2,Mn v 0.9,Si:0.4,Cu:0.9,Ni:0.6 应力分析表明：7〜9号炉汽包爆裂处的平均应力分别为 133MPa 250Mpa和 290MPa远低于各个汽包材料的屈服强度（7号、8号汽包材料的屈服强度分别 为520Mpa和410MPa，属于典型的低应力脆断。 事故原因分析认为： 7号炉汽包由于挖补修复裂纹时未能正确的执行焊接规 范，开裂起源于汽包一个开孔外壁的旧裂纹处。 8 号炉汽包的开裂是从一个管孔 外侧的焊缝处开始，这里没有旧裂纹。 9号炉汽包爆裂后，还在管接头焊缝下发 现有沿圆周分布的微小裂纹。 •英国 1 966年，英国考克恩茨电站一台锅炉汽包，在安装现场进行完最后一次检查 进行水压试验时爆裂，试验水温 7C,当压力升至28MPa寸爆破（P试=29MPa。 事故后检查发现，开裂源于下降管处 该汽包材料为 MnNiMoV cs ( c0.2) > 416MPa cb>615MPa 2主蒸汽管道、导汽管 ( 1 )国内 •1998年6月11日，某电厂2号机甲侧主蒸汽管道在运行中爆破，爆口在标高 16-18m处的直管段，向上纵向爆裂2.2m，最大展开宽度0.83m,管道与流量测量 喷嘴上方的第一道焊缝整圈撕开。 该主蒸汽管道材料为 F11 (X20CrMoWV121规格为 © 273X 25mm工作温度 555C，压力 13.7MPQ 运行 158400h。 爆管的主要原因是该段管子壁厚较薄，同时管子内壁存在着原始缺陷 , 焊后热 处理控温不均所致。 • 2000年5月，某钢铁公司自备电厂的主蒸汽母管发生爆裂。 • 2000 年 8 月底，某电厂 No.5、No.6 机主蒸汽母管联络门阀体靠 No.6 锅炉焊 缝的热影响区一侧发生爆裂。死亡一人。主汽管材料为 12Cr1MoV规格为 © 273X 25mm主蒸汽联络门阀体材料为 ZG20CrMoV主汽管运行温度540C,压 力9.8Mpa。运行126691 h，起停738次 爆裂部位的宏观形貌可见：在爆裂阀体靠 No.6锅炉侧和主蒸汽短管内壁存在 着大量的热疲劳裂纹，疲劳裂纹的扩展是主汽管爆裂的直接原因。 •山西某电厂前苏联制造的130t/h的n-130型锅炉，过热器出口温度420C, 压力 3.33MPa。 1956年投运，至 1987年底小修时发现主蒸汽管弯头外弧侧泄漏， 有一 80mn长的环向裂纹。至此机组累计运行 199000h,启停2456次。主蒸汽管 道材料为20A,规格© 325X 10mm失效原因分析表明：由于停炉保护不当，在 弯头处由凝结水造成腐蚀环境； 支吊架失效应力增大； 启停炉频繁造成的交变应 力产生的腐蚀疲劳失效。 •上海某电厂 2号机组(300M\)在运行1030h (1988.11.22〜1989.4.26 )、启 停 19次后发现中压导汽管焊缝熔合线处外壁开裂泄漏。此后检查其余 3台同类 型机组，均在中压导汽管焊缝处外壁发现开裂。 中压联合门前蒸汽压力 3.22MPa， 温度550r。管件为锻件或铸件，材料分别为 15Cr1Mo1V或 ZG15Cr1Mo1,规格 为© 509X 55mm焊缝金属热337。 吉林热电厂主蒸汽管道 6个90°弯头 1992年爆裂，运行 28万小时，上次大 修未发现问题；
油田乙二醇加注管道三通开裂失效分析
故障与安全DOI ：10.3969/j.issn.1001-2206.2023.04.012油田乙二醇加注管道三通开裂失效分析孔令峰1，秦振杰1，张挺2，宁长春1，李蒙1，张盈盈31.塔里木油田油气工程研究院，新疆库尔勒8410002.长庆油田分公司第三采油厂，陕西延安7160003.中国石油集团工程技术研究有限公司，天津300451摘要：某油田处理站乙二醇加注管道三通出现刺漏现象，针对这一问题，采用了化学成分分析、金相组织分析、扫描电镜等手段，对失效原因进行了分析，测试结果表明：三通材料中碳和硫元素超过标准要求，尤其是外壁A 类（硫化物）非金属夹杂物较多，同时伴有D 类氧化物存在；裂纹附近硬度较高；裂纹附近显微组织为粒状贝氏体和魏氏组织；裂纹源位于三通外表面，符合脆性断口特征。
三通失效主要原因为三通材料杂质元素含量高，破坏了金属的连续性，同时存在魏氏组织，随着使用时间延长，三通位置应力集中，产生裂纹源，最终导致开裂，出现刺漏。
关键词：三通；开裂；腐蚀；失效分析Failure analysis of tee cracking in ethylene glycol-filled pipelines in oilfieldKONG Lingfeng 1,QIN Zhenjie 1,ZHANG Ting 2,NING Changchun 1,LI Meng 1,ZHANG Yingying 31.Tarim Oilfield Oil and Gas Engineering Research Institute,Korla 841000,China 2.Third Oil Production Plant of Changqing Oilfield Branch,Yan'an 716000,China 3.China Petroleum Engineering Technology Research Co.,Ltd.,Tianjin 300451,ChinaAbstract：The tee of ethylene glycol-filled pipelines in an oilfield treatment station was leaking.Chemical composition analysis,metallography analysis,scanning electron microscopy,and other methods were used to analyze the causes of failure.The test results show that the carbon and sulfur elements in the tee material exceed the standard requirements,especially the non-metallic inclusion of Class A (sulfide)in the outer wall,accompanied by Class D oxides.The hardness near the crack is higher.The microstructures near the crack are granular bainite and Widmannstatten structure.The crack source is located on the outer surface of the tee,which accords with the characteristics of brittle fractures.The main reason for the failure of the tee is that the content of impurity elements in the tee material is high,which damages the continuity of the metal.There are Widmannstatten structures in the tee.With the extension of the use time,the stress concentration in the tee position leads to the crack source,which eventually results in cracking and leakage.Keywords：tee;crack;corrosion;failure analysis1工程概况某油田处理站乙二醇加注管道三通出现刺漏，刺漏具体位置及外观如图1所示，发生刺漏的三通材质为16Mn ，管径为DN50，介质为乙二醇贫液（含水21%），运行温度为45℃，压力为10MPa ，流速为0.23m/s 。
蒸汽地埋管事故案例分析(2篇)
第1篇一、事故背景蒸汽地埋管作为一种高效、节能的供热方式，在我国的北方地区得到了广泛的应用。
然而，由于地埋管施工、运行维护等方面的原因，偶尔会发生事故，给人民的生命财产安全带来严重威胁。
本文将以一起蒸汽地埋管事故为例，分析事故原因、处理过程及预防措施。
二、事故经过某年冬季，我国北方某城市发生了一起蒸汽地埋管泄漏事故。
事故发生后，相关部门立即启动应急预案，展开事故调查和处理。
1. 事故发生时间及地点事故发生在某住宅小区内，时间为冬季某日凌晨。
事故地点为小区内的一处蒸汽地埋管。
2. 事故原因经过调查，事故原因如下：（1）施工质量问题：在蒸汽地埋管施工过程中，施工单位未严格按照设计要求进行施工，导致管道焊接质量不达标，存在安全隐患。
（2）管道材质问题：事故地埋管采用的材料为普通碳钢，未采用耐腐蚀、耐高温的专用材料，导致管道在使用过程中出现腐蚀现象。
（3）运行维护不到位：小区物业公司在蒸汽地埋管的运行维护方面存在疏忽，未定期对管道进行检查和维护，导致管道泄漏。
3. 事故影响事故发生后，泄漏的蒸汽迅速扩散，导致附近居民家中供暖受到影响，甚至出现管道爆裂、火灾等严重后果。
所幸事故未造成人员伤亡。
三、事故处理1. 紧急处置事故发生后，相关部门立即启动应急预案，组织人员对泄漏点进行封堵，切断泄漏源，防止事故进一步扩大。
2. 事故调查成立事故调查组，对事故原因进行深入调查，查明事故责任。
3. 责任追究根据调查结果，对事故责任单位及责任人进行严肃处理。
对施工单位、物业公司等相关责任人进行追责，要求其承担相应责任。
四、预防措施1. 严格施工管理（1）加强施工人员培训，提高施工质量。
（2）选用符合国家标准、耐腐蚀、耐高温的专用材料。
（3）加强对施工过程的监督检查，确保施工质量。
2. 加强运行维护（1）建立健全蒸汽地埋管运行维护制度，明确责任。
（2）定期对管道进行检查和维护，及时发现和消除安全隐患。
（3）加强对运行数据的监测，确保管道安全运行。
汽轮机主蒸汽疏水管爆管失效分析
（ 1） 对疏水管进行一次全面检验，重点检测弯头背
弧处、大小头变径处等部位，更换管壁减薄明显的管段。
（ 2） 对易磨损、冲刷部位的管段要重点检测，在检
验时 不 但 要 进 行 厚 度、硬 度 测 试，还 要 增 加 金 相 检 查
等检测。
（ 3） 加强运行中的管理工作，保证设备运行状态
良好。
参考文献：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
后，压 力 降 低，体 积 增 大，部 分 疏 水 就 会 汽 化，在 管 道 内部形成汽水 两 相 流 动［5］。 当 疏 水 从 单 相 流 转 变 为
两相 流 时，流 体 的 流 速 就 会 增 大 数 倍 以 上，流 速 增 大
又 促 使 压 力 损 失 增 大 并 加 快 汽 化，使 管 道 冲 刷 严 重，
［1］ 郑苏录，郑水法． 管道弯头爆裂失效分析． 管道技术与设 备，2012（ 2） ： 56 － 57．
［2］ GB 5310—2008 高压锅炉用无缝钢管． ［3］ DL / T 773—2001 火 电 厂 用 12Cr1MoV 钢 球 化 评 级 标
准． ［4］ 韩伟，赵景星，王春茂，等． 蒸汽管道失效成因分析． 管道
0 引言 吉林某电厂 3 台 220 t / h 循环流化床锅炉采用高
压参数（ 9. 81 MPa，540 ℃ ） 设计，与 2 台 25 MW 背压 式汽轮机相匹配，2003 年投入使用。2011 年 10 月 6 日，1 号汽轮机主蒸汽疏水管在运行时发生爆管，关闭 2 台锅炉主汽门蒸汽母管泄压查找漏点，爆裂处为 1 号汽轮机左侧电动主汽门前高压疏水管线弯头处（ 见 图 1） 。
收稿日期： 2013 － 01 － 22 收修改稿日期： 2013 － 06 － 23
主蒸汽管道测量元件温度套管异常分析
6第10卷(2008年第7期)电力安全技术发电厂主蒸汽管道属于高温高压设备，是金属监督的重要对象，基本建设工程中必须高度重视，保证管道安装质量，并施以必要质量监测，尤其是易被忽略的管道上的附件，例如温度测量套管、压力测量、取样管等。
这些附件与主蒸汽管道同等重要，必须符合安装规程的要求并进行必要的检验，以确保机组投产后安全稳定运行。
某发电公司2号机组为上海汽轮机厂生产的4缸4排汽中间再热凝汽式汽轮机，型号N600-16.7/538/538，高中压分缸，低压采用双流程结构。
配有40%两级串联旁路系统，给水系统设置为正常运行2台50%容量的汽动给水泵和1台30%容量启动或备用的电动给水泵，汽轮机有8段非调整抽汽，供给回热系统，分别供给3台高加、1台除氧器和4台低加，凝结水系统配有2台100%容量的凝结水泵，主蒸汽管道主管为单管，在主汽门前分为2路进入左右主汽门。
1事故经过2006-07-25T 15:24，2号机组正常运行，机组负荷500MW ，主汽压力和主汽温度分别为16.44MPa 和538℃，再热压力3.0MPa 。
左侧高压主汽门进汽管道性能试验的温度测点套管焊口突然开裂，蒸汽冲出，运行人员确认后立即紧急停机停炉，故障点泄漏量逐渐减少。
2事故分析机组主蒸汽管道材质为A 335P 91，规格为Φ406mm ×38mm ；套管材质为1C r 18N r 9T r ，规格靖长财（北京国华电力技术研究中心有限公司，河北三河065201）主蒸汽管道测量元件温度套管异常分析为Φ32mm 。
与主蒸汽管道相接的角焊缝系异种钢焊接，焊材为A 302。
通过开裂件断面的观察和现场调查，发现断裂面为角焊缝与蒸汽管道的熔合区(坡口面)，从断面特征分析本次事故主要原因为：角焊缝的大面积未熔合缺陷。
由于设计的坡口角度较小，仅30～45°,焊条不易摆动，易产生坡口未熔合，而且坡口根部无过渡平台易产生根部不熔合，因此角焊缝与主蒸汽管道坡口处严重未熔合缺陷是造成本次开裂的重要原因。
燃气管道失效原因分析及预防措施.pptx
设计缺陷是燃气管道失效的潜在风险因素，如果不及时发 现和纠正，一旦发生事故，后果将非常严重。
03
预防措施
加强管道检测和维护
定期进行管道内检测
通过内检测技术，发现管道内部的腐 蚀、裂纹、变形等问题，及时进行修 复。
制定维护计划
根据管道的实际情况，制定合理的维 护计划，确保管道得到及时的维护和 保养。
燃气管道失效原因分析及预 防措施
汇报人： 2024-01-09
目录
• 引言 • 燃气管道失效原因分析 • 预防措施 • 案例分析 • 结论
01
引言
背景介绍
燃气管道作为城市基础设施的重要组 成部分，承担着输送燃气的任务，其 安全运行对于保障居民生活和城市经 济发展具有重要意义。
随着城市化的快速发展，燃气管道规 模不断扩大，但同时也面临着失效风 险，如管道老化、腐蚀、施工缺陷等 ，这些问题的存在严重威胁着燃气管 道的安全运行。
实施过程
对管道表面进行涂层保护，优化焊接工艺，加强焊接质量检测等。
效果评估
经过一段时间的监测和评估，管道运行状况得到明显改善，未再发 生类似失效事故。
案例总结和启示
案例总结
该案例表明，燃气管道失效的主要原因包括腐蚀和焊接缺陷 等。采取有效的预防措施能够显著降低失效风险，保障公共 安全。
启示和建议
加强燃气管道的日常维护和检测，及时发现和处理潜在问题 ；推广先进的防腐和焊接技术，提高管道的安全性能；建立 健全燃气管道管理制度，确保预防措施的有效实施。
腐蚀
01 总结词
腐蚀是燃气管道失效的重要原 因之一，主要包括内腐蚀和外 腐蚀两种形式。
02
详细描述
内腐蚀是由于燃气中的酸性物 质与管道材料发生反应导致的 ，外腐蚀则是由于土壤中的电 解质对管道的电化学腐蚀。腐 蚀会导致管道壁厚减小、强度 下降，最终引发泄漏和断裂。
蒸汽管线开裂失效分析
Internal Combustion Engine&Parts1产生背景简介抚顺石化公司腈纶化工厂的3.5MPa蒸汽管线在引汽过程发现有泄漏现象。
经检查发现局部管段出现纵向波浪状裂纹。
为弄清裂纹产生原因，委托多家专业厂家对管段开裂原因进行相关检测，根据检测结果展开重点分析。
该损坏蒸汽管线材质为20钢，内部介质为高温中压蒸汽，工作温度约为350℃，工作压力为3.5MPa。
管线直径为ϕ325mm，壁厚为12mm。
使用年限为28年。
2检测方法及相关形态2.1宏观及低倍观察①开裂管段。
裂纹沿着管线轴向扩展，裂纹曲折呈波浪状。
裂纹长度大于310mm，最大宽度为5.22mm。
开口上下有错动，错动最大尺寸2.76mm。
②裂纹开口较大并且有错动，说明管子内部存在内应力。
裂纹两边没有明显的塑性变形，壁厚没有减薄，是脆性开裂。
③裂纹前端有细长浅裂纹沿轴向分布，并有断续的剥离层和浅裂纹。
④沿着起层处环向剖开，观察端面，可见层下有细裂纹产生并向前端伸展。
⑤将裂纹打开，观察断口。
发现断口有氧化颜色。
说明管段开裂已经较长时间了。
断口与外表面环向垂直，是正断断裂。
⑥断口表面有撕裂层。
底部断面平坦，有闪闪发光的小刻面。
⑦对起层附近的管面进行打磨，发现表层有许多微坑，深度打磨后微坑消失。
但是起层处沿着轴线方向有大致平行的细微裂纹。
2.2材质分析对管段的光谱化学成分分析并与GB6479-1986高压化肥设备用无缝钢管标准规定的化学成分进行比较，磷的含量在标准的上限略高，碳的含量在标准的下限，其它成分在标准范围以内。
磷含量高会使钢的韧性降低。
2.3力学性能测试2.3.1硬度检测采用便携式里氏硬度计对管段外表面进行检测，结果如图1。
硬度在HB105到HB126之间，与正火状态HB131到HB156比较略低。
与退火状态的硬度相当。
沿裂纹轴线方向上的硬度略高，侧面硬度略低。
图1硬度测试结果2.3.2力学性能试验抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率都在标准范围之内，符合要求。
一例管道三通开裂的原因分析
一例管道三通开裂的原因分析摘要：在对某电厂一条主给水管道进行定期检验时，在三通上检测出裂纹。
根据三通的结构特点、应力分布、制造工艺，并结合裂纹的形态，分析了裂纹形成的原因。
三通是具有三个口子，即一个进口，两个出口；或两个进口，一个出口的一种管件，有T形与Y形，有等径管口，也有异径管口，用于三条相同或不同管路汇集处。
三通的主要作用是改变流体方向的。
在压力管道上，三通是使用最普遍的管道元件之一。
三通的制造方法，有液压胀形和热压成型法两种。
1.三通的失效形式和定期检验要点三通是管道系统中的常用部件，不仅仅是管道改向和物料分流的重要结构，而且是一种重要的柔性元件，能够有效消除管系中因温差和安装尺寸偏差等原因造成的应力，与管道中直管道相比，三通属于大开孔结构，存在几何形状不连续因素，在相贯线的拐角处会形成极大的应力集中，致使在正常的工作条件下，该处也可能达到屈服。
三通的作用是改变流体运动方向和流体分流，管内介质的流动属于典型的湍流流动，长时间使用后，管道内壁受冲刷腐蚀造成管道壁厚减薄。
针对三通的失效形式，定期检验时，对三通的检验主要采取宏观检查、壁厚测定、外表面磁粉检测等方法。
2.检验案例对某电厂一条主给水管道进行定期检验，在4#水泵出水管道与给水冷母管连接的三通上，在三通的腹部位置，经磁粉检测，发现一条长330mm的裂纹，横贯整个三通。
缺陷形态较平直，形似机械划伤。
多次打磨后，缺陷内部为典型裂纹形态。
打磨3mm后消除。
检出此缺陷后，对1#、2#、3#水泵出水管道与给水冷母管连接的三通进行检验，都在相同部位发现了表面裂纹，不过裂纹较浅，打磨0.5mm即可消除。
裂纹形态较平直，更像是机械划伤。
裂纹形成原因分析：1）该批三通为同一厂家生产，生产工艺为热压成型。
三通热压成形是将大于三通直径的管坯，压扁约至三通直径的尺寸，在拉伸支管的部位开一个孔；管坯经加热，放入成形模中，并在管坯内装入拉伸支管的冲模；在压力的作用下管坯被径向压缩，在径向压缩的过程中金属向支管方向流动并在冲模的拉伸下形成支管。
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主蒸汽母管三通错用碳钢失效分析
Failure Analysis of M at erial M is-use in T ee Joint of M ain Steam Pipe
刘铁军1,胡飞飞1,裴俊奇2,王 蕾
2
(1.吉林省电力有限公司电力科学研究院,长春 130021;2.吉林石油集团有限责任公司热电厂,吉林 松原 138000)
摘 要:对某火电厂锅炉主蒸汽母管三通错用碳钢的失效案例进行了分析。
结合金属检验结果,指出高压机组主蒸汽母管三通错用碳钢相当于长期超温运行,是导致三通金属组织发生严重珠光体球化、严重石墨化和产生局部明显蠕变裂纹的主要原因,钢中残余铝含量严重超标可促进钢发生石墨化。
关键词:主蒸汽母管;石墨化;错用钢材;失效分析
中图分类号:T M 621.72;T G115 文献标志码:B 文章编号:1009-5306(2010)06-0028-02
收稿日期:2010-08-10
作者简介:刘铁军(1952-),男,高级工程师,从事金属技术监督工作。
主蒸汽管道为外设高温承压管道,错用低等级的碳钢管材相当于长期处于严重超温状态下运行,将加速管材蠕变速度,导致金属综合力学性能下降直至失效。
主蒸汽管道一旦发生泄漏,不仅会造成设备的严重破坏,而且将严重威胁现场人员的生命安全。
吉林省电力有限公司电力科学研究院在技术监督检查中发现一起错用钢材事件,要求电厂立即更换,避免了恶性事故的发生。
1 问题的发现
2010年6月2日,吉林省电力有限公司电力科学研究院监督中心(以下简称监督中心)在某热电厂进行技术监督检查期间发现,机侧主蒸汽母管一个三通焊口曾于2009年8月14日发生过开裂泄漏,开裂位于三通垂直管段焊口熔合线处,裂纹长44mm 、宽1m m ,沿环向分布。
经补焊消缺处理后三通仍在继续运行。
截至三通焊口开裂时,累计运行47793h 、启停35次。
该部位设计材质12Cr 1M oV ,主蒸汽运行温度535℃、压力8.8M Pa 。
进一步对证光谱分析报告发现,该三通材质为碳素钢,而非设计材质12Cr 1M oV 低合金耐热钢,属于一起在役主蒸汽管道错用钢材的重大事故隐患。
鉴于问题的严重性,监督中心及时下发监督预警通知单,要求电厂立即更换该碳钢三通。
2010年6月17日,电厂更换了
该碳钢三通。
2 金属检验
在开裂三通焊缝和母材分别取样做化学成分、冲击试验和金相分析。
2.1 化学成分分析
经化学成分分析,三通材质基本符合20G 钢化学成分要求,其中元素硫和铝偏高。
2.2 冲击试验
开裂三通沿管壁横向取样加工成夏比冲击试样,三通冲击吸收能量值合格,表明三通材质冲击韧性没有下降。
2.3 金相分析
图1为三通母材金相组织:铁素体+
粒状碳化
图1 碳钢三通母材金相组织(260倍)
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物+石墨(晶间出现蠕变裂纹),珠光全球化5级,石墨化2级。
图2为三通母材金相组织:铁素体+粒状碳化物+石墨(石墨呈链状沿晶分布),珠光体球化5级,石墨化3
级。
图2 碳钢三通母材金相组织(260倍)
图3为三通焊缝熔合线附近,蠕变裂纹(抛光态)。
图3 碳钢三通焊缝熔合线附近蠕变裂纹
(抛光态400倍)
3 失效原因分析
火力发电厂主蒸汽管道长期在高温、高压工况下运行,管材金属组织会发生珠光体球化、石墨化和合金元素在钢中的重新分配。
正常运行工况下,这种组织转变发展速度极其缓慢,根据管道运行参数选择不同等级的耐热钢种,可以保证管道材质在设计规定期限内,金属组织不会发生明显的变化,金属的力学性能指标能够满足管道的长期使用要求。
碳钢三通安装在主蒸汽管道上,其运行工况及选用材质应与主蒸汽管道设计要求一致。
DL/T 715—2000《火力发电厂金属材料选用导则》规定:20G 钢用于壁温不大于425℃的蒸汽管道,12Cr 1Mo V 钢用于壁温不大于555℃的蒸汽管道。
该电厂机侧主蒸汽母管与三通设计运行温度535℃,由于三通错用低级别20G 碳钢管材,相当于碳钢三通在超温110℃工况下长期运行近5×104
h,管材金属组织发生严重转变并最终发生开裂泄漏是必然的结果。
钢中化学成分分析,三通材质符合20G 钢化学元素要求。
其中有害元素硫偏高,而钢中残余元素铝明显高于铝标准限值。
钢中残余铝超标是促进金属组织中出现严重石墨化的原因。
三通母材金相组织同时发生了严重珠光体球化和石墨化(见图1、2)。
从金相图片中可见,珠光体区域已经完全消失,大量颗粒状碳化物质点沿铁素体晶内和晶界析出,部分晶间蠕变裂纹沿三通管径向呈现方向性分布。
同时沿铁素体晶界析出大量球状
石墨,部分石墨沿晶界已经形成链状分布,金属组织在发生严重珠光体球化的同时也发生了严重石墨化。
三通与母管焊缝存在咬边焊接缺陷,经过长期超温运行后,咬边缺陷已经发生扩展,其前沿已经形成裂纹性质缺陷。
由于裂纹前沿局部存在高应力集中区,在相同运行温度、压力和时间的作用下,应力较高的区域将优先加快金属蠕变速度。
金相分析结果表明,在焊缝溶合线咬边缺陷前沿附近分布大量的沿晶蠕变裂纹,而且部分沿晶裂纹已经相互连接并存在继续扩展的趋势(见图3)。
这一试验结果验证了该三通曾经发生焊缝熔合线开裂泄漏。
碳钢三通影响金属组织转变因素很多,如温度、应力、时间、钢中化学成分等。
本文三通发生严重组织变化的主要原因为长期超温过热以及钢中残余铝严重超标。
4 结论
a.高压机组主蒸汽母管三通使用20G 碳钢材质,属于错用钢材。
b .碳钢三通在超限值110℃的严重超温工况下累计运行近5×104h ,这是导致三通金属组织发生严重珠光体球化、严重石墨化和局部明显蠕变裂纹的主要原因。
c .碳钢三通钢中残余铝严重超标是促进发生石墨化的主要原因。
(编辑 郝竹筠)
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