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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2020-04-24 18:01
省煤器是鍋爐的重要部件之一，其通過使高溫?zé)煔夂屠渌l(fā)生熱交換，利用即將排入空氣的煙氣余熱加熱冷水，達(dá)到“省煤”的目的。省煤器管、水冷壁管、過熱器管和再熱器管并稱鍋爐“四管”，四管泄漏經(jīng)常造成電廠非正常停機(jī)，其常見的泄漏原因有原始缺陷、氫腐蝕、垢下腐蝕、氧腐蝕等，關(guān)于四管泄漏原因的研究一直以來備受重視。
某電廠1號(hào)機(jī)組省煤器管在第二次試運(yùn)行期間發(fā)生泄漏。該管材料為SA-210C鋼，規(guī)格為?44.5mm×6mm。為查明該省煤器管發(fā)生泄漏的原因，避免類似問題的再次發(fā)生，筆者對(duì)其進(jìn)行了檢驗(yàn)和分析。
理化檢驗(yàn)
宏觀檢查
圖1 省煤器管的宏觀形貌
失效省煤器管的宏觀形貌如圖1所示，可見其泄漏位置緊鄰焊縫，為與焊縫垂直的長(zhǎng)條狀裂縫。內(nèi)外壁氧化皮均較薄，內(nèi)壁泄漏孔周圍可觀察到一圈堆積物。
化學(xué)成分分析
采用德國(guó)貝萊克公司生產(chǎn)的便攜式直讀光譜儀對(duì)該失效省煤器管進(jìn)行化學(xué)成分分析，由表1可知其化學(xué)成分符合GB/T 5310－2017«高壓鍋爐用無縫鋼管»對(duì)SA-210C鋼的技術(shù)要求。
表1 省煤器管化學(xué)成分分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))%
金相檢驗(yàn)
從該省煤器管上截取金相試樣并對(duì)其編號(hào)，見圖2。
圖2 省煤器管取樣位置
利用Axio Observer A1m型蔡司倒置萬能材料顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行顯微組織觀察，其中對(duì)1號(hào)試樣的A面觀察內(nèi)壁側(cè)顯微組織，對(duì)B面觀察外壁側(cè)顯微組織，結(jié)果如圖3~5所示。
圖3 1號(hào)試樣A面顯微組織形貌
圖4 1號(hào)試樣B面顯微組織形貌
圖5 2號(hào)試樣顯微組織形貌
1號(hào)試樣A面接近焊縫，位于熱影響區(qū)，靠近內(nèi)壁處的裂紋周圍存在魏氏組織和局部脫碳現(xiàn)象；B面裂紋雖然距離焊縫較遠(yuǎn)，但仍位于熱影響區(qū)，其顯微組織為鐵素體＋珠光體，裂紋周圍也存在脫碳現(xiàn)象；2號(hào)試樣顯微組織正常，為鐵素體＋珠光體。
掃描電鏡與能譜分析
使用蔡司EVO 18型掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)1號(hào)試樣橫截面進(jìn)行觀察，并用能譜儀對(duì)泄漏孔及其周圍堆積物進(jìn)行微區(qū)成分分析。
圖6 1號(hào)試樣泄漏孔SEM形貌及能譜圖
圖7 1號(hào)試樣泄漏孔周圍堆積物的SEM形貌及能譜圖
由圖6和圖7可知，該省煤器管主要含有鐵、碳和氧元素，未發(fā)現(xiàn)氯、鎂、鈣等腐蝕性元素。
分析與討論
由宏觀形貌分析結(jié)果可知，該省煤器管內(nèi)外表面均無明顯磨損特征，泄漏位置位于焊縫附近，內(nèi)壁泄漏孔周圍有氧化產(chǎn)物堆積。該省煤器管的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。金相檢驗(yàn)結(jié)果表明裂紋位于熱影響區(qū)且周圍存在魏氏組織和脫碳層，距焊縫較遠(yuǎn)的管材顯微組織正常。SEM與EDS分析未發(fā)現(xiàn)腐蝕性元素。
一般情況下，脫碳層是碳原子在高溫條件下從基體擴(kuò)散到表面，與空氣中的氧結(jié)合形成二氧化碳溢出，造成組織局部貧碳而形成的。因此判斷該省煤器管在制造過程中存在原始裂紋，原始裂紋位于管端，在焊接過程中由于過熱產(chǎn)生了魏氏組織，造成焊縫熱影響區(qū)脆性增大，裂紋容易擴(kuò)展。擴(kuò)展至內(nèi)壁的裂紋周圍在空氣和水的作用下產(chǎn)生了氧化鐵堆積物，裂紋繼續(xù)擴(kuò)展在內(nèi)壁形成孔洞，最終導(dǎo)致省煤器管泄漏。
結(jié)論及建議
該電廠省煤器管在制造過程中管端存在原始裂紋缺陷，在焊接過程中熱影響區(qū)形成了魏氏組織和脫碳層，使焊縫脆性增大，原始裂紋擴(kuò)展直至造成省煤器管泄漏。判斷極可能在焊接前未切管端造成制造缺陷遺留，建議加強(qiáng)廠內(nèi)制造監(jiān)管和出廠管材的無損檢測(cè)；焊接時(shí)要嚴(yán)格控制焊接條件，加強(qiáng)通風(fēng)，防止魏氏組織產(chǎn)生。
來源：理化檢驗(yàn)/李淑瑜
