第37卷第2期
2015年4月
电力与能源
247
DO1:10.11973/ dlyny201602022
余热锅炉再热喷水
减温器断裂失效分析
王松,何淑芬,宋永平2,谷树超,李灵
(1.上海明华电力技术工程有限公司,上海200090;2.上海申能临港燃机发电有限公司,上海201306)
摘要:通过对某电厂余热锅炉再热喷水
减温器断裂件的失效分析,认为悬臂梁结构的
减温器在减温水投运
过程中,部件会承受热应力及再热蒸汽的冲刷,长期运行在应力集中部位导致疲劳断裂。建议优化减温器结
构,加强监督检查,保障锅炉的安全运行。
关键词:余热锅炉;减温器;疫劳失效
作者简介;王松(1986),男,硕士,工程师,主要从事电站金属部件检测及失效分析工作
中图分类号:TK223.3文献标志码:A文章编号:2095一1256(2016)02一0247-03
Analysis of Spray Water Pipe Rupture of Reheating Desuperheater of Waste Heater Boiler
WANG Song, HE Shu-fen, SONG Yong-ping, GU Shu-chao", II Jiong
(1. Shanghai Minghua Power Technology Engineering Co, Ltd, Shanghai 200090, China;
2. Shanghai Shenergy Lingang Gas Turbine Power Generation Co, Ltd., Shanghai 201306 China)
Abstract The cause of spray water pipe rupture of reheating desuperheater of waste heater boiler was analyzed
in this paper. It is believed that as a cantilever structure when the desuperheating water is put into operation
the spray pipe will bear thermal stress and reaction forces caused by reheat steam; then fatigue fracture will oc
cur in the area of stress concentration under long-time running. Optimization of the structure of reheating desu
perheater is proposed, and supervision and inspection should be strengthen to ensure the boiler safe operation
Key words: waste heater boiler; desuperheater; fatigue fracture
再热减温器作为再热汽温调节必不可少的辅
减温水
助调温手段,对燃气轮机机组的调峰运行起到非
常重要的作用,但其运行工况比较恶劣,既要承受
高温再热蒸汽的冲刷,又要承受喷水的急冷,对其
长期安全的运行提出了严峻的挑战。本文就某
断裂位置
ーーーーーA上e
电厂余热锅炉再热喷水减温器失效的原因进行分
蒸汽流向
析,并对其提出改进的建议
z11111め
材料及使用工况
图1再热喷水减温器
再热喷水减温器管材料为SA213-T22,由法近外表面有多个小台阶,表明为多源启动的疲劳
兰、喷水管和套管组成,减温水蒸汽温度为断裂,断裂从外表面焊趾处起始向内表面扩展;断
180℃,再热蒸汽温度为560℃,压カ为8.8MPa,ロ左上方特征比较粗糙,有撕裂的痕迹,呈现终断
减温水喷射方向和蒸汽流动方向均垂直向上,如形态,而且图2中A处存在疲劳裂纹扩展的迹
图1所示,断裂发生在喷水管和套管的角焊缝处。象
图2断口的左边焊缝与套管的熔合线B处
2断口形貌分析
发现裂纹的存在,裂纹沿着焊趾分布,近尾端向焊
对断口进行清洗如图2所示,断裂发生在喷缝内扩展(见图3)。从裂纹发生的位置及扩展走
管细管与套管的搭接角焊鏠区域,断面呈圆环形,向来看,此裂纹更多是因拘束热应力造成的。细
沿着焊趾分布,断面形状比较平整,断口表面区域管内为温度较低的冷介质,而套管为高温部件,因
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王松,等:余热锅炉再热喷水减温器断裂失效分析
图4断口下方形貌
图2减温器断裂宏观形貌
此在喷水运行过程中,细管因冷却收缩在焊缝焊
趾处产生紧缩应力,再附加焊趾处的应力集中效
应,致使此处诱发裂纹,而裂纹、未焊透等缺陷的
存在会大大降低疲劳强度。
图5断口下方中间区域形貌
3化学成分和组织分析
取样进行化学分析,结果如表1所示,相关元
素的含量符合ASTM-SA213中对T22的要求。
断面近焊缝表面起始区域组织分布形貌见图
6所示,图左侧为焊缝表面,表面有氧化现象。图
右侧为断面,断面较平整,可见断裂起始于熔合线
热影响区。断面表面区域组织为贝氏体十铁素
体,焊缝组织为贝氏体十铁素体。
对断裂喷管另一侧进行室温拉伸试验,1号
管常温力学性能基本满足 ASME S.A213对T22
钢的要求,但其中屈服强度略低于标准要求的
图3B处焊趾裂纹
下限。常温力学性能如表2所示。
对断口的下方区域进行扫描电镜分析,图4
表2常温力学性能
上侧为管外壁,断面的表层区域内存在多个疲劳
序号
样品编号Ro./ Mpa Rm/MPa
A/%
1号管-1
204
455
32.5
启动台阶,符合多源启动的特征,断面在内表面区
1号管-2
域比较平滑,且存在横向的扩展条纹,与断面的断
1号管-3
201
462
31.0
裂方向成垂直关系。断口下方中间区域形貌如图
ASME SA213》T22钢205
≥415
≥22
5所示,呈现明显的准解理形貌,并有疲劳条纹的4断裂机理分析
存在,但是由于氧化腐蚀等原因,疲劳条纹有点模
糊不清。
通过对再热喷水减温器的断口和组织分析,
表1相关元素分析
wt
%
元素
MI
Mo
减温器喷管
0.12
0.005
0.35
0.47
0.014
2.03
0.88
SA213-T220.05~0,15
≤0.025
≤0.50
0,3~0.6
≤0.025
1.90~2.600.87~1.13