Page 64 - 2017物理第四期

缪春辉, 等: 燃煤电厂非受监金属部件失效案例及原因分析

１．３ 某电厂冷渣器锥形阀矛管开裂失效 蚀、 耐酸碱以及耐高温性能, 但当其使用温度高于
某电厂 ３３０ MW 循环流化床机组冷渣器锥形 ８００ ℃ 后, 材料会发生软化, 其在 ８００ ℃ 和 ８２５ ℃ 下
阀矛管( 该管道内部为冷却水, 外部为冷却灰渣) 在 的许用应力分别为 １．７３MPa和 １．２０MPa .
投产 ２．２×１０ h 后表面出现丛状裂纹, 如图 ４ ( a ) 所 由图 ５ 可见, 在此温度和强度下中心筒的母材
４
示.矛管材料为 １．４８４５ 不锈钢( 德国牌号), 规格为 以及焊缝均出现大量早期蠕变孔洞.该中心筒实际
ϕ １３５mm×３３１５mm . 使用温度约９５０℃ , 根据计算, 第一道环焊缝附近的
外观检查发现该矛管表面部分区域存在结灰, 拉应力约为 ０．４９ MPa . ９５０ ℃ 下, TP３１０S 不锈钢
裂纹走向与结灰区边界垂直, 金相检验发现裂纹为 的许 用 应 力 文 献 标 准 不 可 查, 但 可 以 确 定 相 比
穿晶性质, 垂直表面由外向内扩展, 外表面裂纹周围 ８２５ ℃ 时 的 许 用 应 力 １．２０ MPa 更 小, 拉 应 力
无晶粒脱落或其他走向的微裂纹, 如图 ４ ( b ) 所示. ０．４９MPa 接近许用应力是导致其产生早期蠕变孔
洞的原因.

图 ４ 开裂锥形阀矛管表面丛状裂纹形貌和裂纹扩展形貌
Fi g 敭４ The a surfaceclustercracksmor p holo gy and b crack 图 ５ 中心筒显微组织形貌
p ro p a g ationmro p holo gy ofthecrackedta p ervaves p ear p i p e Fi g 敭５ Microstructuremor p holo gy ofthecentralc y linder
矛管表面结灰表明此处灰渣流动速率较低, 因此 a thebasematerial b theweldseam
结灰区温度较低, 加之结灰后影响热传导, 温度梯度 此外, 该中心筒第一道环焊缝存在严重的焊接
形成后产生热应力拉裂矛管表面.经核查, 矛管结灰 缺陷, 如图 ６ 所示, 未熔合长度约为环焊缝周长的
的原因是在此之前该冷渣器偶尔存在物料堵塞现象, １ / ３ , 宽度约为板材厚度的 １ / ２ .因此, 有效承载面
然而运行人员并未重视, 最终引发矛管开裂失效. 积不足是导致该中心筒沿第一道环焊缝脱落的另一
１．４ 某电厂旋风分离器中心筒脱落失效 个重要原因.
某电厂 ３００ MW 循环流化床机组, ２０１３ 年针对
旋风分离器中心筒进行技术改造, 改造后使用约 ６×
１０ h后两只中心筒沿从上往下数第一道环焊缝处发
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生脱落, 脱落的筒体堵塞旋风分离器, 引起炉膛内空
气动力场紊乱, 水冷壁后墙大面积磨损并发生爆管.
旋风分离器中心筒采用铸造板材经手工电弧焊
焊接 而 成, 板 材 牌 号 为 TP３１０S 不 锈 钢, 焊 条 为
A４０２ 不 锈 钢. TP３１０S 不 锈 钢 适 用 温 度 可 达 图 ６ 脱落焊缝宏观形貌
Fi g 敭６ Macromor p holo gy ofthefracturedweldseam
１２００ ℃ , 因镍、 铬含量高, 具有良好的耐氧化、 耐腐
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