某电厂水冷壁泄漏原因分析

某电厂水冷壁泄漏原因分析

李金明刘新星

（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）黑龙江省哈尔滨市150046）

摘要：针对某电厂锅炉水冷壁泄漏样管取样进行化学成分分析、宏观检查、金相分析。分析结果表明：电厂现场为应对焊接错口现象，对水冷壁鳍片进行切割，推测其割管时将管屏割坏，管屏割坏后在向火面对其进行补焊，由于现场焊接工艺控制不当，对水冷壁进行了多次补焊，将水冷壁管壁焊穿，并产生了夹渣、凹坑和焊瘤等缺陷，降低了水冷壁管壁的承载能力，导致锅炉在运行过程中发生泄漏。

关键词：水冷壁；焊穿；夹渣；泄漏

0引言

某电厂运行过程中发现中部水冷壁后侧墙标高约34米位置泄漏，泄漏点位于炉膛外水冷壁管背火侧，现场对背火侧泄漏点进行打磨，计划对打磨处进行补焊处理，鉴于无法完全消除缺陷，现场最终对泄漏样管进行换管处理。样管材质为15CrMoG内螺纹管，规格为Φ38×6.5MWTmm。本文对水冷壁泄漏样管进行化学成分分析、宏观检查、金相分析，查找水冷壁泄漏原因。

1检验分析

1.1化学成分分析

对泄漏样管进行化学成分分析，结果如表1所示。

表1样管的化学成分（Wt%）

1.2宏观检查

对送检样管进行整体观察，发现一根样管背火侧进行了打磨处理，已无法找到原始漏点；另一根样管无打磨和补焊现象；送检样管打磨处距电厂焊口约100mm，两样管间的扁钢处贯穿裂缝为电厂现场打磨所致；泄漏样管向火面存在补焊焊道，补焊长度约为105mm。两根样管整体平直，未发现变形、鼓包、涨粗等异常现象，宏观照片见图1和图2。将送检样管打磨处沿纵向剖开进一步对送检样管取样进行观察。发现样管内壁存在一条与宏观观察补焊焊道对应的纵向焊接缺陷区域，焊接区域长度约为60mm，最大宽度约为20mm，该焊接缺陷区域中存在焊瘤和凹坑等由焊接烧穿引起的缺陷，其中最大焊瘤达到7.6mm。用体视显微镜对泄漏试样进行横截面放大观察，宏观形貌照片见图3。观察发现样管内壁已被焊穿，内壁焊缝宽度约为13.5mm，并形成了夹渣缺陷。

图1泄漏样管背火面宏观照片

图2泄漏样管向火面宏观照片

1.3金相分析

对泄漏试样进行磨制抛光，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后进行金相分析，泄露显微组织照片见图3。试样母材显微组织为铁素体+珠光体+贝氏体，晶粒度均为8级；试样可见明显的焊缝三区组织，且内壁可见明显的焊缝组织形貌，焊缝宽度较大，焊缝组织为贝氏体，由于外壁补焊相当于对内壁组织进行热处理，内壁焊缝组织发生了变化，内壁焊瘤处组织由焊缝贝氏体组织变为正火区组织铁素体+珠光体，且细化了晶粒；试样背火面熔合线附近存在两个夹渣，夹渣直径约为1.8mm，夹渣呈灰色，应为焊接过程中形成的高温氧化物；试样向火面焊缝组织中可见多条熔合线。

a）泄漏试样横截面宏观形貌b）母材金相组织

c）焊缝微观组织d）夹渣处微观组织

图3泄漏试样显微组织照片

2分析讨论

2.1通过对泄露样管的理化检测分析，结果显示所送样管母材的化学成分、金相组织和晶粒度均符合GB/T5310-2008标准对15CrMoG材质的要求。

2.2宏观检查结果表明：一根样管背火侧进行了打磨处理，已无法找到原始漏点；另一根样管无打磨和补焊现象；送检样管打磨处距电厂焊口约100mm，两样管间的扁钢处贯穿裂缝为电厂现场打磨所致；打磨样管向火面存在补焊焊道，补焊长度约为105mm。两根样管整体平直，未发现变形、鼓包、涨粗等异常现象；打磨样管内壁已被焊穿，内壁存在一条与宏观观察补焊焊道对应的纵向焊接缺陷区域，焊接区域长度约为60mm，最大宽度约为15mm，该焊接缺陷区域中存在焊瘤和凹坑等由焊接烧穿引起的缺陷，其中最大焊瘤达到7.6mm，打磨样管横截面存在高温氧化物夹渣缺陷。

2.3通过观察打磨样管微观形貌可知：试样母材显微组织为铁素体+珠光体+贝氏体，晶粒度均为8级，显微组织及晶粒度符合标准；试样可见明显的焊缝三区组织，内壁可见明显的焊缝组织形貌，焊缝宽度较大，焊缝组织为贝氏体，符合15CrMoG材质焊缝组织特征；试样向火面焊缝组织中存在多条熔合线，由此可见向火面焊缝补焊时进行了多次补焊，由于外壁补焊相当于对内壁组织进行热处理，内壁焊缝组织发生了变化，内壁焊瘤处组织由焊缝贝氏体组织变为正火区组织铁素体+珠光体；试样背火面漏点熔合线附近存在两个1.8mm的夹渣，夹渣呈灰色应为高温氧化物。

2.4打磨水冷壁样管已被焊接烧穿，焊接烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷，它完全破坏了焊缝，是接头丧失连接和承载能力。

2.5据了解，该锅炉水冷壁在电厂安装过程中存在焊接错口现象，为能使顺利安装，现场对水冷壁鳍片进行了切割。

3结论

综上所述，推断此次水冷壁管屏泄漏的原因：电厂现场为应对焊接错口现象对水冷壁鳍片进行了切割，推测其割管时将管屏割坏，管屏割坏后在向火面对其进行补焊，由于现场焊接工艺控制不当，对水冷壁进行了多次补焊，将水冷壁管壁焊穿，并产生了夹渣、凹坑和焊瘤等缺陷，降低了水冷壁管壁的承载能力，导致锅炉在运行过程中发生泄漏。

参考文献：

[1]吴安，李晋.670t/h锅炉屏式过热器爆管原因分析及其解决方案[J].动力工程，2003，23（6）.

[2]张磊，廉根宽.电站锅炉四管泄漏分析与治理[M].北京：中国水利水电出版社，2009：288-289.