Page 59 - 理化检验-物理分册2021年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202104011

某锅炉屏式过热器异种钢焊接接头断裂原因

李万超,徐 航,梁宝琦

( 高效清洁燃煤电站锅炉国家重点实验室 哈尔滨锅炉厂有限责任公司,哈尔滨 150046 )
摘 要: 某亚临界电站锅炉屏式过热器异种钢焊接接头在运行过程中发生断裂。通过宏观观
察、 化学成分分析、 力学性能试验、 金相检验、 微观分析等方法, 对该异种钢焊接接头的断裂原因进
行了分析。结果表明: 屏式过热器接头两边母材蠕变强度差较大引起了该异种钢焊接接头的早期
失效, 同时焊接质量及成形不佳, 焊接接头受到膨胀热应力、 焊接残余应力、 温度波动热疲劳等因素
影响加速了此过程, 最终导致该异种钢焊接接头断裂。
关键词: 屏式过热器;异种钢焊接;焊接接头;蠕变强度;早期失效

中图分类号: TG115 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 04-0043-05

FractureCausesofDissimilarSteelWeldedJointofPlatenSu p erheaterinaBoiler

LIWanchao , XUHan g LIANGBao q i
,

( StateKe yLaborator yofEfficientandCleanCoal-firedUtilit yBoilers , HarbinBoilerCom p an yLimited , Harbin150046 , China )

Abstract : Thedissimilarsteelwelded j ointof p latensu p erheaterofasubcritical p ower p lantboilerfractured

durin go p eration.Thefracturecausesofthedissimilarsteelweldedj ointwereanal y zedb y meansofmacrosco p ic

observation , chemicalcom p ositionanal y sis , mechanical p ro p ert y test , metallo g ra p hicexaminationandmicrosco p ic

anal y sis.Theresultsshowthatthedifferenceofcree pstren g thbetweenthebasemetalonbothsidesofthep laten

su p erheater j ointwaslar g e , whichcausedtheearl y failureofthedissimilarsteelwelded j oint.Atthesametime ,

theweldin gq ualit y andformin gwere p oor , andtheweldin gj ointwasaffectedb y ex p ansionthermalstress , weldin g

residualstressandtem p eraturefluctuationthermalfati g ueacceleratedthep rocess , whicheventuall yledtothe

fractureofthedissimilarsteelwelded j oint.

Ke y words : latensu p erheater ; dissimilarsteelweldin g ; welded j oint ; cree pstren g th ; earl y failure
p
20世纪80年代后期国内电站锅炉开始使用异种 生泄漏, 泄漏位置为屏式过热器出口左数第 7 屏炉
钢焊接接头。电站锅炉异种钢焊接接头主要分为铁素 后第 2 根管子对接环焊缝。屏式过热器出口蒸汽温
体钢 / 铁素体钢和铁素体钢 / 奥氏体钢两大类, 其中常 度 为 530 ℃ ,压 力 为 17 MPa 。 断 裂 接 头 为

见的铁 素 体 钢 / 奥 氏 体 钢 焊 接 接 头 有 12Cr1MoVG / 12Cr2MoWVTiB 钢 ( 以 下 简 称 G102 钢 ) 和 SA-

TP304H ( TP347H ), 12Cr2MoWVTiB / TP304H 213M TP347H 钢( 以下简称 TP347H 钢) 的异种钢
( TP347H ), T91 ( T92 )/ S30432 和 T91 ( T92 )/ 接头, 焊接材料为 ERNiCr-3 。两侧母材中 G102 钢
TP310HCbN 等, 这些焊接接头一般采用奥氏体钢 管公称规格为 60mm×9mm , TP347H 钢管公称

ϕ
或镍基合金作为焊接材料。异种钢焊接接头的早期 规格为 60 mm×9.5 mm 。截止泄漏时共运行约

ϕ
失效是世界性的问题, 即使采用镍基合金焊接材料 8×10 h 。为查明泄漏原因, 笔者对断裂接头进行

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的异种钢焊接接头的失效概率较低, 但也有时会达 了检验分析, 以避免类似事故再次发生。
不到设计寿命 [ 1 ] 。
某亚临界电站锅炉屏式过热器在运行过程中发 1 理化检验
1.1 宏观观察
收稿日期: 2020-05-30
作者简介: 李万超( 1987- ), 男, 工程师, 主要从事锅炉耐热钢的 对断裂接头进行宏观观察, 如图 1 所示, 可见接
头断为两段, 裂纹在焊接接头处沿着 G102 钢管侧
应用研究及失效分析工作, wanchaol@126.com
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