電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂分析

摘 要：當前我們的科技水平顯著提升，對于各類電力能源的需求同樣也實現了增長，這也使得火力發電站需要進一步提高運行效率和運行質量，針對各類安全隱患問題需要及時檢查并解決，避免對電站綜合運行效果造成負面影響。本文針對電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂問題進行深入的分析與討論，希望能夠保障電站汽輪機組有效運行。

關鍵詞：發電站;汽輪機;高壓缸;疏水管;焊縫斷裂

引言：現如今，我國火力發電廠運行質量能夠直接影響我國電網的有效運轉，但是在電站汽輪機運行過程中容易發生高壓缸疏水管焊縫斷裂問題，因此本文就此進行有針對性的研究與探討，旨在有效解決焊縫斷裂問題，確保火力發電廠汽輪機的有效運轉，保障機組安全穩定運行。

1 研究對象背景

為了進一步探索電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂問題，本文針對某電廠汽輪機所發生的汽水泄漏事故進行分析。在該事故中，再凝式汽式汽輪機發生泄漏事故，并導致設備臨時停機，經過初步的判斷與檢查，可以發現汽輪機高壓缸內部的疏水管出現斷裂和脫落問題。汽輪機缸體材質為ZGl5Cr2Mol，事故中出現斷裂問題的疏水管已經運行2.7萬小時，其工作壓力為12.5MPa，主汽溫度為500℃。

當汽輪機高壓缸出現裂縫問題之后，整個汽輪機機組的運行會造成較大程度的應力集中，在設備運行狀態之下很容易導致裂縫，向四周進行繼續拓展，如果此類高壓缸疏水管焊縫、裂縫無法實現有效處理或處理辦法缺少針對性，則同樣也會對電站汽輪機高壓缸，造成嚴重的負面影響，直接汽輪機機組的安全有效運行。因此在對電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂問題進行處理時，要特別注意修復工藝，并保證修復的質量和水平。

2 電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂分析

2.1 宏觀觀察分析

通過對該汽輪機高壓缸疏水管進行前期的宏觀檢查可以得知，裂縫的主要位置在于疏水管與汽輪機高壓缸之間的連接位置——角焊縫位置，其具體的斷裂主要沿著角焊縫的形狀進行環形分布，這也導致了該疏水管斷裂位置既有焊縫，同樣也存在撕裂的區域，焊縫中存在兩處為焊透點位。

2.2 微觀形貌分析

在針對電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂問題進行微觀分析時，主要采取顯微成像以及金相組織分析的手段開展。首先在顯微成像中主要將出現斷裂問題的疏水管進行金相取樣，隨后將斷裂管子磨至拋光，應用硝酸酒精溶液對管道進行腐蝕。隨后應用金相顯微鏡對出現焊縫斷鏈問題的疏水管進行形貌與組織形態的觀察與分析判斷。

通過金相顯微鏡的觀察，可以得知兩條疏水管的斷裂縫隙呈現出較大的差異，一條為主斷裂截面，整個表面相對平整，而另一條則體現為高低不平的斷裂面，出現高低不平斷裂面的原因主要由于此條斷裂為瞬斷區和受到外力影響的撕裂區。特別是管道表面存在二次裂紋，其二次裂紋主要從管道的內壁逐漸向外壁進行延伸，尾部相對尖銳，且有較為明顯的氧化物質存在。在進行金相檢驗時焊縫的位置存在熱影響區域，且此類區域相關組織越來越細，并未出現一定老化現象。

2.3 硬度檢驗分析

對電站汽輪機高壓缸疏水管出現焊縫斷裂問題的管道開展硬度檢驗主要采取HB-3000布氏硬度計開展測量檢測，結果顯示該管道的焊縫位置以及熱影響區域整體硬度相對較高;在進行顯微維氏硬度檢驗中，可以得知管道母材在顯微硬度檢驗中呈現出較為正常的硬度，但是熱影響區域以及焊縫區域硬度偏高。

2.4 檢測結果分析

出現汽水泄漏事故問題的電站汽輪機，其高壓缸疏水管焊縫出現斷裂最主要原因在于疏水管與高壓缸之間的角焊部位，焊縫根部存在未焊透的問題。焊縫整體成型效果較差，此類未焊透的缺陷和問題，不僅導致焊縫的截面積不斷減少，同樣也使得疏水管與缸體之間的接頭強度有所下降，導致更為嚴重的應力集中問題，為焊縫裂紋向四周拓展和繼續蔓延提供了條件。在此次研究中筆者主要應用金相檢驗顯微進行分析，發現此類焊縫裂紋的源頭恰恰在于疏水管與缸體間未焊透缺陷的形狀突變處，并主要呈現出由內壁向外壁進行逐漸延伸的態勢，焊縫熔合線附近主要為熱影響區域，該區域組織相對粗大且硬度偏高，這也導致了焊縫以及熱影響區同樣都呈現出硬度偏高的問題，未焊透的焊縫處出現突變，其硬度同樣也達到最高，這也恰恰成為了整個管道的薄弱環節。特別是在針對該設備以及汽輪機高壓缸疏水管的檢查過程中，并沒有對其進行后續的熱處理，因此無法有效清除焊縫的殘余應力，這也導致設備在后期應用過程中，焊縫受力水平不斷降低，并釀成了更為嚴重的風險。

3 電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂預防對策

因為電站汽輪機高壓缸疏水管為整個汽輪機正常運行的附屬關系，整體直徑相對較少，因此在針對疏水管進行焊接時，工作量也相對較少，這也導致有時在針對電站汽輪機高壓缸疏水管進行焊接時，工作人員的重視程度不足，甚至存在一味為了追趕進度，而并沒有對疏水管焊縫接頭開展應力消除處理，這也導致焊接處以及接頭位置出現較大水平的殘余應力。除此之外，在針對高壓缸疏水管進行焊接時，主要采取低合金耐熱鋼，在對其進行焊接時容易發生裂紋的問題，再加上疏水管直徑相對較少，在焊接過程中極其容易出現未焊透或焊縫未充分熔合等諸多問題，此類問題能夠直接影響疏水管的焊縫質量，為汽輪機的后續運行以及長時間運行埋下了巨大的隱患。

因此為了避免電站汽輪機高壓缸疏水管焊接出現裂縫斷裂的問題，需要不斷提高思想重視程度，特別是在疏水管此類直徑相對較少的非主要受壓元件的焊接方面，要真正提高焊接技術水平，嚴格履行焊接工藝操作，特別是在焊接過程中要強化過程監控，避免存在工人偷工減料、應付了事的問題。其次，在進行疏水管焊接過程中，需要采取更有針對性的工藝措施，不斷提高焊接的工藝水平和質量。在焊接工作開展之前需要針對疏水管的實際需求，開至合格的坡口，并為其留夠足夠的間隙，其中采用鎢極氬弧焊進行打底，確保疏水管與高壓缸之間的接頭根部能夠充分焊透。在進行焊接時要提前進行預熱并嚴格控制，有效實現焊接的熱輸入，避免出現焊道過熱等問題影響焊接的整體質量和水平。在焊接時也可以配合錘擊以及其他類型的熱處理措施，以進一步實現抵消焊接過程中的殘余應力問題。

總結：總而言之，為了深入探索電站汽輪機高壓缸疏水管焊縫斷裂等相關問題，本人從某地區電站實際發生的汽水泄漏事故出發，深入分析該事故中汽輪機的事故發生因素，該因素主要集中于高壓缸疏水管焊縫出現斷裂，對此本文從宏觀觀察、微觀形貌分析、硬度檢驗分析、檢測結果分析四個維度，對電站汽輪機高壓鋼絲管焊縫斷裂問題開展深入的分析討論，最后對電站汽輪機高壓高疏水管焊縫斷裂提出有針對性的預防對策，希望能夠進一步提升我國火力發電廠汽輪機的應用水平，避免出現更為嚴重的安全風險和問題。

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作者簡介：

蘆濤（1987—），男，漢，籍貫：河北保定，本科，助理工程師，研究方向：汽輪機設備維修。