张兆林，孙瑞雪，曾云颖
(哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040)
某电厂2×600 MW机组新建工程锅炉型号为HG-1900/25.4-HM14，燃用褐煤，超临界、变压运行直流炉，单炉膛，一次再热，平衡通风，切圆燃烧，紧身封闭，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，π型。经过168 h满负荷试运行后进入正式投入商业运行，运行5天后，进入停机备用阶段，备用70天，重启前进行四管防磨防爆检查，发现1号炉炉右侧11米人孔上数第5根螺旋水冷壁管泄漏，第6根吹损。本文针对此次泄漏进行原因分析。
经过锅炉四管防磨防爆检查，在螺旋水冷壁冷灰斗位置发现漏点，漏点位于1号炉炉右侧11米人孔上数第5根鳍片角焊缝与钢管对接焊缝交叉位置，泄漏点对其相邻的上数第6根螺旋水冷壁管造成吹损，螺旋水冷壁材质为15CrMoG，规格为φ38×7.3 mm，如图1所示。
图1 水冷壁现场检查图
对泄漏点外部炉墙结构进行检查，发现在泄漏位置外部有两块张力板，通过与槽钢单侧焊接固定在水冷壁鳍片上，焊缝成型较差，具体如图2所示。
图2 泄漏点外部炉墙结构图
2.1 宏观检查
2.1.1 焊接结构检查
焊接结构检查，如图3所示。
图3 焊接结构与横截面情况图
通过宏观检查可以发现，螺旋水冷壁管之间采用鳍片连接，双面焊于管壁。炉外槽钢焊于鳍片与管壁连接焊缝，采用断续焊。螺旋水冷壁钢管环向对接接头位置的鳍片焊缝和槽钢与鳍片连接焊缝焊接质量较差，宏观检查可见焊缝内存在夹渣和气孔等缺陷。
2.1.2 泄漏点检查
泄漏点检查，如图4所示。
图4 首爆点宏观形貌
通过检查可以发现，5号管上的首爆点位于螺旋水冷壁环焊缝与鳍片连接焊缝位置，为长度3 mm的裂纹缺陷。
2.1.3 5号管环向对接焊缝焊接质量检查
5号管环向对接焊缝焊接质量检查，如图5所示。
图5 螺旋水冷壁管焊缝纵截面
对5号钢管环向对接焊缝进行纵截面检查，焊接成型较好，无焊接缺陷，但存在一定错口情况，管壁实际平均壁厚6.845 mm，外壁错口量0.869 mm，内壁错口量0.903 mm，超过《火力发电厂焊接技术规程》(DLT 869-2021)8.1.4标准要求的外壁错口值不大于10%壁厚的要求。在现场对口焊接后，钢管对接焊缝位置在运行过程中会存在一定的应力集中。
2.2 化学成分分析
对失效水冷壁钢管、扁钢和槽钢材质采用OBLF QSN750直读光谱仪进行化学成分分析，螺旋水冷壁钢管合金成分符合《高压锅炉用无缝钢管》(GB/T 5310-2017)中规定15CrMoG成分要求，扁钢和槽钢合金成分符合《合金结构钢》(GB/T 3077-2015)中规定15CrMo优质钢等级成分要求。具体检测结果见表1。
表1 化学成分(质量分数)
2.3 金相检验
2.3.1 首爆点外壁裂纹宏观形貌
首爆点外壁裂纹宏观形貌，如图6所示。
图6 首爆点裂纹萌生示意图
对失效管进行解剖，通过体式显微镜(LEICA M125)观察可以确认裂纹起源于螺旋水冷壁环焊缝与鳍片连接焊缝位置，焊缝交叉处存在气孔夹渣缺陷，成为裂纹源，在外力作用下裂纹不断向鳍片焊缝外表面和螺旋水冷壁管环焊缝内部扩展。
2.3.2 金相组织观察
金相组织观察，如图7所示。
图7 螺旋水冷壁管金相组织图
通过台式金相显微镜(Axio Observer A1m)金相组织观察可以发现，螺旋水冷壁管环向对接焊缝及热影响区显微组织无异常；
管子母材显微组织无异常，珠光体球化2级；
裂纹位于焊缝贝氏体组织区，呈应力开裂特征。
通过对焊接结构及焊接接头组织进行分析可知，本次泄漏形式为焊缝应力开裂，其主要原因为该位置存在螺旋水冷壁管环向对接焊缝、鳍片连接角焊缝和张力板槽钢连接焊缝3条焊缝交叉重叠现象，焊接结构不合理。同时，螺旋水冷壁存在错口、鳍片连接焊缝内存在气孔夹渣缺陷，在锅炉启停过程中产生的膨胀应力作用下，裂纹源在受张力板固定位置的螺旋水冷壁环焊缝与鳍片焊缝交叉处的气孔夹渣缺陷位置萌生，并在外力作用下不断向鳍片焊缝外表面和螺旋水冷壁管环焊缝内部扩展，最终裂透管壁，造成泄漏，并将6号管吹损。
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