2炉大修水压试验高再管顶棚密封缺陷分析报告

2#炉大修水压试验高再管顶棚密封缺陷分析报告一、前言：2007年8月28日,2#第炉第四轮大修改造再热系统打水压时，发现高再管在与顶棚上部密封板焊接部位8处裂缝泄漏。具体部位是第7、10、14、20、30、36、37、50排入口外圈第1根发现8根高再管在与顶棚上部密封板焊接部位，裂缝泄漏，共更换10根管子（相邻部位有怀疑的管子）。泄漏位置见图：二、密封焊缝处裂缝分析：1、宏观分析：高再管子规格为Φ51×3.5；管子材质为12Cr2MoWVTiB；管内运行参数为：入口端为压力为2.6Mpa、温度为480℃，出口端压力为2.5Mpa温度为535℃。高再管（钢102）在与梳形密封板（厚度δ4mm、1Cr6Si2Mo）连接处为上部6条角焊缝焊接连接。将试样进行解剖后，进行宏观观察，发现内壁有一条长45mm、走向与密封焊缝一致的弧形内外壁贯穿裂纹，内壁沿焊缝走向有一层宽约4mm的很明显的氧化皮。从管外壁看裂纹正好位于密封板下焊缝熔合线位置。焊缝外观成型很差，管子侧咬边严重。为了查清裂缝原因，经研究决定进行扩大割管10根（相邻部位有怀疑的管子）更换，切取样观察分析割管宏观酸浸检查情况为：管排部位检查记录入口7-1焊缝与管壁浮焊，烧坑最深1.5mm，裂纹29mm入口10-1烧坑深0.5mm，下边缘未熔合3mm；裂纹33mm入口30-1裂纹24mm入口37-1下边缘未熔合5mm；裂纹52mm入口50-1烧坑深0.5mm，表层浮焊；裂纹37mm从上述现象可以初步得知，高再管在与顶棚上部密封板焊接部位的焊接工艺及操作不恰当，焊接电流太大，线输入能量太多，造成密封板焊缝内组织异常，加上该部位应力很复杂，在长期运行中萌生微裂纹，裂纹扩展后水压试验时导致泄漏。从检查结果来看，高再管（钢102）在与密封板（1Cr6Si2Mo）焊接处普遍存在浮焊、未熔合缺陷、裂纹等缺陷。选取第21排管入口第一根管子的密封焊缝制备金相试样。右图为母材金属及热影响区组织示意图。从试样的截面上明显观察到高再管（钢102）与密封板（1Cr6Si2Mo）焊接熔合线。经测量角焊缝在管壁上的熔池金属深度达2.2mm，且宽窄深浅凸凹不规则。说明制造厂在制造过程中工艺不得当，焊接电流过大。2、金相分析选取第21排管入口第一根管子的密封焊缝制备金相试样。从金相组织观察到管子侧的组织为回火贝氏体组织，焊缝组织为马氏体组织加碳化物，组织正常。焊缝与母材分界线非常清晰，管子裂缝起源于密封板下部与管子的夹角处外壁表面焊接咬边缺陷处，下图为焊缝金属组织。3、焊接分析1Cr6Si2Mo为马氏体不锈耐热钢，焊接时采用不锈钢焊条焊接，存在一个过度层，过度层的金属成分与高再管的成分相差甚远，两种不同的组织结合在一起，导热程度、热膨胀系数相差很远，在长期的运行中焊缝及热影响区内产生贫Cr现象，其抗疲劳性能下降，在机组起停当中很容易造成局部应力升高，导致裂纹产生。4、综合分析通过以上检查分析，认为高再管裂缝原因主要是高再管与密封件焊接处设计不合理导致产生缺陷扩展所致。三、结论：2#炉大修高再管顶棚密封裂纹缺陷产生的原因为制造厂焊接工艺及操作不恰当属于外因，而密封焊缝设计不合理才是内因。四、处理措施：1、改进原设计的焊接工艺2、更换全部高再管密封焊缝3、研究改进检测手段，及时检测发现危害缺陷，剔除开裂管子。