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摘 要：某热电厂#2锅炉检修期间，发现主蒸汽堵阀两侧焊缝热影响区存在裂纹，严重影响设备安全运行及人员安全。为分析堵阀焊缝开裂原因，开展了光谱、硬度、金相、无损检测等工作，确定管系应力是产生开裂的主要原因。
关键词：电站锅炉；主汽堵阀；焊缝；裂纹；管系应力
某热电厂2炉为WGZ670/13.7-13型、自然循环、倒U形布置、单锅筒、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣的200MW超高压燃煤锅炉，于2005年8月25日投入商业运行。2015年6月，检修期间发现标高48米主蒸汽管道两侧焊缝熔合线处存在裂纹。主蒸汽管道材质12Cr1MoV，规格Φ327mm×34mm。电动阀材质WC9，规格φ474mm×100mm。为分析裂紋产生的原因，开展了现场宏观检查、光谱、硬度、金相、无损检测等工作，为制定检修方案提供依据。
1 检查情况
1.1 宏观检查
两路主蒸汽管道堵阀（电动门）两端阀侧焊缝靠近炉墙侧熔合线处均存在裂纹缺陷，管路宏观形貌见图1，堵阀焊缝裂纹宏观形貌见图2。从裂纹的分布位置来看，均位于焊缝熔合线，多处裂纹长度较长，也存在裂纹沿熔合线断续分布情况。
1.2 材质复核
采用合金分析仪对裂纹严重的炉左侧主汽堵阀、堵阀后焊缝和直管主要金属元素含量分别进行复核，结果表明所使用材质与设计材质相符，见表1所示。
1.3 金相检测
采用现场金相方法对炉左侧主汽堵阀、堵阀后焊缝和直管进行金相检测。堵阀阀体金相组织见图3，为铁素体+珠光体，为常见铸造阀体组织，晶粒较粗大；堵阀后焊缝、直管金相组织见图4、图5，为贝氏体，为正常焊接组织。
1.4 硬度检测
对炉左侧主汽堵阀、堵阀后焊缝和直管进行了现场硬度检测，检验结果见表2所示。主汽堵阀材质为WC9（相近材料为10CrMo910），参考DL/T 438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》中材质为10CrMo910管件硬度区间为130～197HB，左侧主汽堵阀硬度低于标准下限，堵阀后焊缝和直管硬度符合标准要求。
2 开裂原因分析
综合现场各项检测结果，除个别硬度稍低（在现有管壁厚度和其他指标合格的工况下，若监督运行，不影响使用）外，各项指标正常，综合使用能力尚可，表明主汽堵阀两侧焊缝开裂可排除错用材质、焊接及热处理等因素。
该段主蒸汽管道从炉顶高温过热器出口集箱引出后，装有一电动门（水压试验用），电动门两侧主蒸汽管道上引出一段起平衡压力作用的水平旁路管道，旁路管道两端各有一个电动门，旁路中部安装有简易支架。正常运行时，电动门呈关闭状态。主蒸汽管道电动门所在管段结构图如图1所示。
现场检查发现，两侧主汽电动门两端焊缝裂纹均分布在主蒸汽管道炉内侧与旁路管对應的水平位置；附近主蒸汽管道支吊架未见异常，也没有明显阻挡管道水平方向膨胀的地方。根据管路结构与裂纹分布位置对应关系，分析认为，由于旁路上电动门一直处于关闭状态，机组运行期间旁路内没有介质流动，相当于盲管，特别是两个电动门间基本无介质流通。其管路温度与主蒸汽管道温度存在较大偏差，因而使该处主蒸汽管路与旁路间存在膨胀差，从而在主蒸汽电动门两端产生水平面内的弯曲应力。尤其在机组启停阶段，两管路温升速率不同，温度差引起的弯曲应力会更大，长期作用会导致管道产生上述裂纹的产生。
3 处理措施
鉴于焊缝开裂原因分析，对焊缝进行了局部挖补处理。机组投运以来，鉴于该堵阀旁路管道基本不投入使用，进一步调研去除该旁路管道的可行性。若无法去除该管路，对该管路重新进行应力计算，根据计算结果对管系应力和管道支吊架进行优化调整。
4 结论
本文锅炉堵阀焊缝裂纹现场检查和试验，结果表明，管路设计不合理是导致本次开裂的主要原因。火力发电厂机炉外管道容易造成重大事故，历来是监督的重中之重，通过焊缝开裂原因分析，确定下一步工作方向，对防止裂纹再次的产生，确保设备、人员安全运行提供了有力保证。
参考文献：
[1] 郑宏晔，楼玉民，杨点中，胡洁梓.WC9堵阀补焊裂纹分析及措施[J].焊接技术，2011 （10）.
[2] 林华，张明珠.火力发电厂主蒸汽管水压堵阀焊接裂纹分析及改进[J].中国特种设备安全，2010（01）.
作者简介：王洪选（1966-），男，汉族，河南登封人，大专，高级技师、助理工程师，研究方向：火力发电厂金属监督和焊接技术管理。
关键词：电站锅炉；主汽堵阀；焊缝；裂纹；管系应力
某热电厂2炉为WGZ670/13.7-13型、自然循环、倒U形布置、单锅筒、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣的200MW超高压燃煤锅炉，于2005年8月25日投入商业运行。2015年6月，检修期间发现标高48米主蒸汽管道两侧焊缝熔合线处存在裂纹。主蒸汽管道材质12Cr1MoV，规格Φ327mm×34mm。电动阀材质WC9，规格φ474mm×100mm。为分析裂紋产生的原因，开展了现场宏观检查、光谱、硬度、金相、无损检测等工作，为制定检修方案提供依据。
1 检查情况
1.1 宏观检查
两路主蒸汽管道堵阀（电动门）两端阀侧焊缝靠近炉墙侧熔合线处均存在裂纹缺陷，管路宏观形貌见图1，堵阀焊缝裂纹宏观形貌见图2。从裂纹的分布位置来看，均位于焊缝熔合线，多处裂纹长度较长，也存在裂纹沿熔合线断续分布情况。
1.2 材质复核
采用合金分析仪对裂纹严重的炉左侧主汽堵阀、堵阀后焊缝和直管主要金属元素含量分别进行复核，结果表明所使用材质与设计材质相符，见表1所示。
1.3 金相检测
采用现场金相方法对炉左侧主汽堵阀、堵阀后焊缝和直管进行金相检测。堵阀阀体金相组织见图3，为铁素体+珠光体，为常见铸造阀体组织，晶粒较粗大；堵阀后焊缝、直管金相组织见图4、图5，为贝氏体，为正常焊接组织。
1.4 硬度检测
对炉左侧主汽堵阀、堵阀后焊缝和直管进行了现场硬度检测，检验结果见表2所示。主汽堵阀材质为WC9（相近材料为10CrMo910），参考DL/T 438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》中材质为10CrMo910管件硬度区间为130～197HB，左侧主汽堵阀硬度低于标准下限，堵阀后焊缝和直管硬度符合标准要求。
2 开裂原因分析
综合现场各项检测结果，除个别硬度稍低（在现有管壁厚度和其他指标合格的工况下，若监督运行，不影响使用）外，各项指标正常，综合使用能力尚可，表明主汽堵阀两侧焊缝开裂可排除错用材质、焊接及热处理等因素。
该段主蒸汽管道从炉顶高温过热器出口集箱引出后，装有一电动门（水压试验用），电动门两侧主蒸汽管道上引出一段起平衡压力作用的水平旁路管道，旁路管道两端各有一个电动门，旁路中部安装有简易支架。正常运行时，电动门呈关闭状态。主蒸汽管道电动门所在管段结构图如图1所示。
现场检查发现，两侧主汽电动门两端焊缝裂纹均分布在主蒸汽管道炉内侧与旁路管对應的水平位置；附近主蒸汽管道支吊架未见异常，也没有明显阻挡管道水平方向膨胀的地方。根据管路结构与裂纹分布位置对应关系，分析认为，由于旁路上电动门一直处于关闭状态，机组运行期间旁路内没有介质流动，相当于盲管，特别是两个电动门间基本无介质流通。其管路温度与主蒸汽管道温度存在较大偏差，因而使该处主蒸汽管路与旁路间存在膨胀差，从而在主蒸汽电动门两端产生水平面内的弯曲应力。尤其在机组启停阶段，两管路温升速率不同，温度差引起的弯曲应力会更大，长期作用会导致管道产生上述裂纹的产生。
3 处理措施
鉴于焊缝开裂原因分析，对焊缝进行了局部挖补处理。机组投运以来，鉴于该堵阀旁路管道基本不投入使用，进一步调研去除该旁路管道的可行性。若无法去除该管路，对该管路重新进行应力计算，根据计算结果对管系应力和管道支吊架进行优化调整。
4 结论
本文锅炉堵阀焊缝裂纹现场检查和试验，结果表明，管路设计不合理是导致本次开裂的主要原因。火力发电厂机炉外管道容易造成重大事故，历来是监督的重中之重，通过焊缝开裂原因分析，确定下一步工作方向，对防止裂纹再次的产生，确保设备、人员安全运行提供了有力保证。
参考文献：
[1] 郑宏晔，楼玉民，杨点中，胡洁梓.WC9堵阀补焊裂纹分析及措施[J].焊接技术，2011 （10）.
[2] 林华，张明珠.火力发电厂主蒸汽管水压堵阀焊接裂纹分析及改进[J].中国特种设备安全，2010（01）.
作者简介：王洪选（1966-），男，汉族，河南登封人，大专，高级技师、助理工程师，研究方向：火力发电厂金属监督和焊接技术管理。