火电机组四大管道温度计套管改造.pdf

第17卷(2015年第4期)
电力安全技术
火电机组四大管道温度计套管改造
陈龙
(甘肃大唐国际连城发电有限责任公司,甘肃兰州730332)
〔摘要〕结合某发电公司在役机组的实际运行情况,分析了主蒸汽管道系统多次发生温度计
套管焊鏠爆漏事故的原因,从材料配套选择、焊接方法等方面入手,对该公司机组四大管道温度计
套管进行了改造,为机组的长周期安全稳定运行莫定了基础。
〔关键词〕温度计套管;管座;焊接;改造
1机组设备概述
部缺陷进行有效的检验;
(3)机组运行过程中,管道热位移及振动容易
某公司3号机组为330MW燃煤机组,采导致焊口金属疲劳和破坏。
用哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的N300
6.7/538/538型亚临界一次中间再热、反动凝汽
式汽轮机,与东方电气集团东方锅炉股份有限公
温度计套管
司生产的DG-1025/18.2-Ⅱ13型亚临界自然循
环锅炉,以及哈尔滨电机厂有限责任公司生产的
角焊缝
减温器管壁
QFSN-300-2型汽轮发电机。
该锅炉主蒸汽温度541℃、压力17.35MPa、
管道材质P1;再热热段蒸汽温度541℃、压
力3.74MPa、管道材质P22;再热冷段蒸汽温度
3257℃、压力3.92MPa、管道材质A672B70CL32
给水温度280.9℃、给水压力23.556MPa、管道
材质15 NICUMONB5。
图1典型插接式结构
2温度计套管存在的问题
2.2材料使用上存在的问题
机组主蒸汽母管材质为P91,温度计套管材质
焊缝两边母材热膨胀系数相差较大,容易产生
为TP316H,原始设计图纸上在主蒸汽母管上焊接以下的问题:在机组启停、运行中焊缝内部会产生
有12Cr1Mo的管座,但是在基建安装时,安装较大的内应力,易造成异种钢焊缝产生疲劳开裂;
公司未按照图纸安装12Cr1MoV的管座,导致温如果焊缝内部还存在裂纹、未焊透等漏检缺陷时,
度计套管在安装和材料使用上都存在一定的问题。则叠加损坏效应会非常明显,短期内就可能导致焊
2.1安装上存在的问题
缝开裂失效。
原有温度计管座的典型插接式结构如图1所
示,此种结构在安装上存在以下问题:
3温度计套管失效的原因
(1)插接式焊口本身属于未焊透结构,存在有
较大的应力集中;
3.1套管与母管热膨胀系数的差异
2)此类焊口无法用常规无损探伤方法对其内
套管材质为TP316H,与母管焊接属于异种钢
J
技术改造
ishugaizao
电力安全技术
第17卷(2015年第4期)
焊接,金属组织和机械性能相差较大,热膨胀系数焊缝由管座处移至管座上部,在温度计套管更换时,
相差较大,异种钢接头在运行中产生附加应力,这切割、打磨、焊接及热处理均在此处进行,避免了
种应力在焊缝界面处因蠕变变形和蠕变损伤而释频繁在母管处进行焊接热处理对主蒸汽母管可能造
放。在机组启停温度变化的循环条件下,应力会导成的二次累积损伤。这既减少了工作强度,也减小
致连续的蠕变损伤,进而使接头失效。
了工作难度,更杜绝了母管管孔产生裂纹的风险。
3.2碳的迁移
改进后的焊接方式如图3所示。
如主汽温度计套管TP316H和母管P91焊接
属于异种钢焊接,这2种钢材的化学成分不同,会
发生合金元素的再分配问题。特别是碳会从含碳
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温度计套管
量高的P91一侧向含碳量低的TP316H一侧迁移,
减温器管壁
在熔合线P⑨1侧出现脱碳区,在TP316H侧出现
增碳区,使钢的蠕变强度降低,进而导致破坏。
3.3焊材选用不当
DL/T869-2012《火力发电厂焊接技术规程》
15 mm
及DL/T752-2010《火力发电厂异种钢焊接技术
规程》均建议,对于温度大于425℃奥氏体类异种
N
钢焊接,宜选用镍基焊丝或焊条。如果焊条选用不
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当,会使接头因焊接不牢而破坏。
3.4温度计套管插入深度超标
图2角焊缝焊接示意
温度计套管插人深度不符合规程,也是焊缝失
效的重要因素。DL/T5190.52004《电力建设施
温度计套管
工及验收技术规范》第5部分(热工自动化)中,对
温度计套管插入深度有如下规定:“高温高压(主)
此处倒角R3
温度计管座
蒸汽管道的公称通径不大于250mm时,插人深度
宜为70mm;公称通径大于250mm时,插入深度
宜为100mm。”插入深度过长,会使套管受蒸汽
减温器管壁
冲刷的力臂增长,从而增大焊缝的弯曲应力。
3.5热电偶安装的坡口型式不合理
热电偶插件的焊接结构型式没有保证根部焊透
的必要平台,焊缝根部不易焊透,这也是造成焊接
质量不符合要求的重要原因。
3.6角焊缝与母管坡口处未熔合
角焊缝的未熔合缺陷,主要是由于设计的坡口
图3改进后的焊接方式
角度较小,仅30°~35(如图2所示,其中黑色部
分为角焊缝),且为单侧坡口,焊条不易摆动。此
管座与母管间角焊缝为全焊透结构,使得焊缝
外,施焊过程中未严格按照焊接工艺操作、预热温焊接质量大大提高。焊接温度计管插座时,应该按
度不合规程要求、焊工操作水平低、焊接过程中不照以下步骤进行:
注意清渣等,也是导致缺陷产生的可能原因
(1)先进行管座与母管的焊接及热处理;
2)待焊接热处理检验合格后对管座内壁进行
4温度计套管的改进方法
铰刀修孔处理,使管座内径与母管孔径相同且同心
彻底消除管座根部尖角处焊缝易产生未焊透、裂纹
增加温度计管座,将温度计套管插接式焊接角未熔合等缺陷