电站锅炉安全阀连接焊缝失效分析.pdf

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~失效分析
电站锅炉安全阀连接焊鏠失效分析
王宾,温秉权,路学成,许爱芬
(军事交通学院装运杌械系,天津300161)
摘要:电站锅炉热管往往由于安全阀连接焊缝开裂而失效。对天津某电厂的安全阀连接焊缝测定了材料
的性能和应力。结果表明,安全阀连接焊缝开裂主要是由于安全阀动作时产生的瞬间动态应力所
致。采用液压式阻尼器能有效防止安全阀连接焊缝开裂。
关键词:安全阀;连接焊鏠;性能;应力
中图分类号:TC404
文献标识码;B
文章编号:1008-1690(2010)06-0074-004
Failure Analysis on Safety Valve Jointing Weld of Power Utility Boiler
WANG Bin, WEN Bing-quan, LU Xue-cheng, XU Ai-feng
4d ( Handing Equipment Mechanical Department, Academy of Miitary Transportation PLA, Tianjin 300161)
stract: The failure of hot pipe of power utility boiler arises frequently from the cracking of safety valve jointing
weld. The property and stress were measured for the safety valve jointing weld of a power plant in Tianjin. The results
reveal that the cracking of safety valve weld arises primarily from an instantaneous dynamic stress resulting from the
moving of safety valve, and the application of hydraulic damper may prevent the safety valve from cracking
Key words: safety valve; jointing weld; property; stress
在电力系统锅炉热管失效事例中,安全阀与设焊缝应力状况,对管材试样进行了化学成分分析、力
备连接焊缝频繁出现裂纹已成为一个非常突出的问学性能试验、金相分析和高温拉伸性能试验,对管道
题。由于安全阀动作时,对管道产生很大的排气反进行了有限元数值分析,以获得连接焊缝部位在安
力,往往导致焊缝开裂,其失效后高压、高温蒸气对全阀动作时的应力状况。
设备、人身安全的危害极大。因此对安全阀连接焊
化学成分
缝进行失效分析对电力安全生产具有十分重要的现
实意义。
由表1可知,监督段部分材料在高温和应力条
为了防止焊缝裂纹,需要对焊缝进行材料性能件下运行12万b之后其化学成分变化不大,基本符
和应力分析,分析其可能的失效原因。以天津某电合国家标准。
厂为例,该厂机组已累计运行12万h,为了了解管
本试验所用的材料为从锅炉管道监督段切取的
道在使用中组织和性能的变化以及安全阀动作时的带有环焊缝的直管段,其化学成分见表1。
表1试验材料的化学成分(质量分数,%
Table 1 Chemical composition of material used for test( wt%
材料及标准
C
Mn
Si
P
V
管段母材
0.13
0.6
0.26
0.04
0.010
1.02
0.15
0.23
GB5310-1995
0.08~0.150.40.70.17~0.37≤0.035≤0.0350.9~1.20.25~0.30≤0.250.15~0.30
12crlmov
管段焊缝
0.7
340.014
0.08
GB5118-1995
E5515-B2-p0.05~0.12≤0.9≤0.6≤0.035≤0.0351.0~1.50.40~0.65-0.10~0.35
收稿日期:2009-09-17
作者简介:王宾(1977-),男,江苏姜堰人,硕士,讲师,主要从事焊接材料结构强度和断裂方面的研究。联
系电话:13512062930,E-mail:ice_wangling@126.com
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《热处理》2010年第25卷第6期
2显微组织
钢中碳化物的球化过程包括从片状转化成球状
和球状粒子长大两个过程。钢中的碳化合物球化
后,钢的蠕变极限和持久强度会下降。球化现象越
匹重,高温性能就越差。
珠光体中片状渗碳体表面积较大,具有较大的
表面能量,有从较高的能量状态向较低能量状态转
化的趋势。在常温或温度较低时,原子的活动能力
较弱,一般不能完成上述转变,所以这时的片状碳化
物还是比较稳定的。但是,在高温和应力的长期作
图2热影响区的显微组织×500
用下,原子的活动能力增强,扩散速度也増大,具备
Fig 2 Microstructure of heat affected
×500
碳化物从片状向球状转化的条件。由于球状物的表
焊缝显微组织如图3所示,组织为回火贝氏体。
面积最小、,因而其表面能也最小,所以片状碳化物就没有发现其他明显缺陷。
向球状转变。
电厂用钢引起球化的原因,一是高温,二是高温
下工作的时间长,尤其是超温运行或工作温度经常
上、下波动,会促进球化的产生和发展。
为了加强对金属构件的监督,已经编制了球化
级别标准,可作为各电厂"评定球化级别时参考。
3DL/T73-2001火电厂用12C1MoV
钢球化评级标准
监督段管道母材显微组织如图1所示。其组织
接近于完全球化,其中白色晶粒为铁素体,黑色晶粒
图3焊缝的显微组织×500
ig. 3 Microstructure of weld x 500
为珠光体,在原珠光体位置的碳化物已经完全球化
4.1常温力学性能
球化级別为3.5级。另外在铁素体的晶界上碳化物
已经有所聚集。其组织为铁素体基体中分布着球状
依据国标CB/T228-20024和GB/T2651-
1989°选取母材和焊接接头分别进行了拉伸试验,
碳化物。
依据国标CB/T229-1994?和CB/T265019897选
取母材和焊接接头分别进行了夏氏冲击试验,测试
结果列于表2。
表2运行12万れ后12 Crlmov钢的常温力学性能
Table 2 Mechanical properties at room temperature
of 12crlmov steel after operating for 120 000 h
试件RPo.2/ Mpa Rm/MPaA13(%)Z(%
AL、/J
314
490
280
管段母材
320
49628
GB5310-1995
图1管道母材的显微组织×50
12cr1 Mov
Fig 1 Microstru