贵州鸭溪发电有限公司 贵州遵义 563108
摘要：鸭溪发电厂1、2号锅炉从2005年投产后多次发生因主蒸汽温度测量座子焊缝裂纹泄漏，严重影响到机组的安全稳定运行和经济运行。本文通过对主蒸汽温度测量座子焊缝裂纹的原因进行分析并制定有效的处理措施，解决了主蒸汽温度测量座子焊缝频繁发生裂纹的问题，保证了机组的安全经济运行。
关键词：主蒸汽温度测量座子；焊缝；裂纹；措施
一、概述
鸭溪发电厂1、2号锅炉为北京巴威公司生产的亚临界压力、中间一次再热自然循环、双拱形单炉膛、倒“U”型布置、“W”型火焰燃烧方式，固态排渣锅炉。由贵州电力建设第二工程公司承建，分别于2005年1月和2005年6月正式投入商业运营。
两台机组主蒸汽管道为A335P91材质，温度测量座子为1Cr18Ni9Ti材质，两者间为异种钢插座式冷焊焊接。投运近2年时间后陆续开始发生因锅炉侧炉顶主蒸汽温度测量座子焊缝裂纹泄漏。严重影响到机组的安全稳定运行和经济运行。
二、焊缝裂纹特征表现
发生裂纹的主蒸汽温度测量座子焊缝都有以下共同特点：1、总是炉顶锅炉侧主蒸汽温度测量座子焊缝裂纹泄漏，而汽机侧的主蒸汽温度测量座子从未发生过焊缝裂纹泄漏；2、发生的焊缝裂纹总是沿焊缝熔敷金属与主蒸汽管道母材之间界面开裂；3、裂纹是从焊缝根部开始发生并一直向外延展；4、锅炉侧表象未发生裂纹泄漏的温度测量座子焊缝的其他部位，在打磨处理过程中检查发现在焊缝根部部位都已存在裂纹并开始延展。
三、焊缝裂纹原因分析
1、焊缝结构特点
1、2号锅炉主蒸汽管道与温度测量座子采用异种钢（主蒸汽管道材质规格为A335P91 ID368.3×38.35，温度测量座子材质为1Cr18Ni9Ti）插座式冷焊焊接。这种插座式焊接是封闭环形焊缝，由于主蒸汽母管管壁较厚，结构刚性大，封闭环形焊缝是在较大拘束内应力作用下焊接完成，使得在焊缝根部极易因焊接拉应力产生根部裂纹。这也很好的解释了原主蒸汽管道与温度测量座子焊缝裂纹从根部开始发生并向外延展的原因。
2、P91与1Cr18Ni9Ti两种钢材线膨胀系数差别
通过查找相关资料在550℃左右时P91与1Cr18Ni9Ti两种钢材线膨胀系数存在差别：P91线膨胀系数为12.4×10-6℃-1，1Cr18Ni9Ti线膨胀系数为18.9×10-6℃-1左右。线膨胀系数的差别导致两种钢材的热膨胀不一致，焊后会在接头内产生较大的残余应力。
3、环境因素影响
锅炉侧主汽温度测量装置布置在炉顶主蒸汽管道水平段，该管段处于炉顶风口。且温度测量装置部位的保温敷设不规范，温度测量座子未整个包覆在保温内部而是有一段裸露在外（见附图一）。这样会造成管座与管道间存在温差，尤其在冬季环境温度较低的时候管座与管道间的温差会更大。较大的温差变化会诱发裂纹的产生和加剧裂纹的延展。
.png)
附图一：原温度测量装置部分裸露情况
四、处理方案措施
1、将锅炉侧主汽温度测量座子全部进行更换成与主蒸汽管道材质一样的同种钢焊接，委托专业生产厂家采用P91材质制作加工同规格尺寸的温度测量座子。以解决钢材间的线膨胀系数不一致的问题。
2、为减轻焊接时的拘束内应力问题，焊前控制好间隙后不采取点焊固定，直接起弧朝一个方向焊接，歇弧时多给丝避免弧坑裂纹，再次起弧焊接时应检查收弧处是否有裂纹，确认无误方可再次焊接。
3、更换工作完成并经相关检测合格后恢复保温时，将整个温度测量座子包覆保温，保温厚度应达到要求。并在保温外部制作铝合金盒子外罩（见附图二），防止雨水侵入。以避免存在较大温差。
.png)
附图二：温度测量装置更换后加装保温盒子情况
五、工艺质量控制要点
1、主汽温度测量座子更换成P91材质后，在焊前必须将原不锈钢与P91焊接结合的焊缝熔敷金属层彻底清除干净。打磨后用光谱仪进行仔细复查，确保每一处原焊缝熔敷金属层都被清除干净，。
2、焊接时在焊口根部用免冲氩焊接保护剂涂抹焊口根层坡口内壁，避免焊口根部氧化。
3、焊口根层焊接歇弧时必须多给焊丝以避免产生弧坑裂纹。歇弧后应仔细检查前一焊道无裂纹等缺陷方可继续下一步焊接操作。
4、焊前制定祥细的焊接工艺（见附表一），焊接过程严格按制定的焊接工艺执行操作。
5、制定祥细的热处理工艺（见附表二），焊前焊后严格按制定的热处理工艺进行预热和热处理。
6、焊接过程中每一道焊层焊缝进行检查确认无缺陷，热处理完成冷却至环境温度后后对管座焊缝进行着色渗透检测。
7、热处理后对焊缝及母材硬度值进行检测。
六、质量检查
1、焊接热处理完成冷却至环境温度后通过对管座焊缝进行着色渗透检查无缺陷。
2、热处理后对焊缝及母材硬度值进行检测，检测结果符合规程要求。检测结果如下：
#1锅炉主蒸汽温度测量座子硬度检测结果
.png)
#2锅炉主蒸汽温度测量座子硬度检测结果
.png)
七、实施效果
利用在1、2号机组大修对主蒸汽温度测量座子进行彻底的更换处理，更换后的各项检查以及检测结果合格。通过对1、2号机组主蒸汽温度测量座子的更换消除了主蒸汽温度测量座子频繁泄漏隐患，保证机组的安全稳定和经济运行。
参考文献：
[1]DL5007-92《电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）》
[2]SD340—89《火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程》
[3]火力发电厂金属材料手册 中国电力出版社
[4]《新型耐热钢焊接》 杨富 章应霖 任永宁 李卫民
附表一 焊接工艺卡
焊接工艺卡编号：
.png)
附表一续 焊接工艺卡
.png)
附表二 焊接热处理工艺卡
.png)