（宁夏国华宁东发电有限公司 宁夏回族自治区灵武市马家滩镇 750408）
1.事件概况
1.1.机组概况
某发电公司位于宁夏回族自治区银川市所辖灵武市境内韩家沟，一期工程建设2×330 MW亚临界、空冷、循环流化床、纯凝机组，#1、2机组于2010年12月投产。
锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司设计制造，型号：DG1177/17.5-Ⅱ3，为亚临界参数，自然循环单汽包循环流化床锅炉，亚临界单炉膛，一次中间再热、汽冷式旋风分离器、固态排渣、紧身封闭布置、平衡通风、全钢架悬吊结构、轻型金属屋盖CFB循环流化床锅炉。额定蒸发量1177 t/h，锅炉保证效率92.37%。
表1.1 设备概况
1.2.失效经过
6月11日C修项目基本完成，进行锅炉水压试验。再热器系统从11日3：40开始升压，升至工作压力3.87 MPa时检查，发现屏式再热器出口分配集箱A3靠炉后第1、2根管座呲水，打开保温后发现集箱接管座厂家角焊缝裂纹。9：18分再热器系统压力泄放至0。
其中，集箱Φ325×20，材质12Cr1MoVG，接管座Φ54×6，材质12Cr1MoVG。工作温度541 ℃，压力3.94 MPa。每台炉顶棚共6个分配集箱（其中每3个连接到一个汇合集箱上，共两个汇合集箱），沿锅炉中轴线对称布置，每屏44根管。分配集箱接管座角焊缝结构型式见图1.2。
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图1.1 水压试验泄露部位及宏观形貌
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图1.2 接管座角焊缝结构型式
经扩大检查，每屏最后面3根和最前面2根上，陆续发现若干裂纹，裂纹分布呈现一定的规律性，现场均已处理完毕。选取其中已开裂的2个接管座进行失效分析。
2. #1接管座检查分析
2.1.宏观检查
#1接管座整体宏观形貌见图3.1。裂纹沿周向分布，由外壁向内壁扩展，总共1条，长度为113 mm。裂纹沿周向分布情况见图3.2（其中0、3、6、9点位置类比#1接管座右侧焊缝作辅助标记）。
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图3.1 #2接管座整体宏观形貌
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图3.2 #2接管座裂纹沿周向分布情况
裂纹掰开后断面宏观形貌见图3.3。其中，图中下侧为原始断口，上侧为掰开时形成的新断口。可以看出，原始断面较平整，表面已基本氧化。
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图3.3 裂纹断面宏观形貌
2.2.元素分析
使用手持式直读光谱仪对母材及焊缝进行材质光谱复核，表2.1为测得的化学成分，可见其主要合金元素成分符合GB 5310-2017《高压锅炉用无缝钢管》中12Cr1MoVG的要求，不存在错用材质的情况。
表2.1 母材及焊缝化学成分（%）
2.3.金相组织
在图3.2中3点位置取横截面金相试样，组织形貌见图3.4。
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图3.4 1接管座裂纹金相组织形貌
可以看出，#1接管座裂纹I沿粗晶区开裂，由外壁向内壁扩展，止裂于细晶区，内部有明显氧化。
除裂纹处外，其他典型位置组织见图3.5-3.7。可以看出，远端母材、裂纹附近粗晶区、焊缝的金相组织均为铁素体＋贝氏体，组织基本正常。其中，裂纹附近粗晶区呈典型的沿晶开裂特征。
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图3.5 远端母材金相组织
图3.7 焊缝金相组织
2.4.硬度试验
组织观察完成后，进一步进行显微硬度测试，加载载荷4.9 N，保载时间15 s，测点分布见图3.8，硬度结果见表3.1。表中同时列出了参考标准GB/T 33362-2016换算后的布氏硬度值。可以看出，母材硬度（图3.8中点1-3）符合标准DL/T 438-2016要求：135~195 HB；焊缝硬度（点6）符合DL/T 868-2014要求：合金总含量不大于3%，布氏硬度值应不大于270 HB。热影响区硬度（点4、5、7）介于母材与焊缝之间。
3.裂纹成因分析
根据前述#1接管座裂纹宏观分析和金相试验情况，裂纹形成于外表面，起裂位置位于粗晶区或热影响区与母材交界处，由外壁向内壁扩展，最后引发接管座泄漏。裂纹内部有较明显的氧化层，说明裂纹扩展有一定的时间性。金相组织和硬度分析显示，二者均正常。
综合以上特点，考虑到上次检修时，联箱接管座并未检出裂纹，且本次扩大检查后裂纹分布呈一定的规律性，推测可能原因是：机组频繁启停冷热交变作用下，首先形成疲劳裂纹，初期往往无法检出。随运行时间的延长，裂纹沿周向和管壁厚度方向进一步扩展，通常应力较大位置，裂纹扩展速度较快，当裂纹扩展至一定深度后，在介质内压作用下管座最终因强度不足发生泄漏。
4.结论与建议
通过对该电厂#2锅炉屏式再热器分配集箱接管座取样进行的相关试验分析，得出如下结论：
（1）接管座母材及焊缝的主要化学元素成分符合标准要求；
（2）裂纹起源于外壁粗晶区或热影响区与母材交界处，向内壁扩展，内部有明显氧化；
（3）接管座母材、焊缝的金相组织正常，硬度符合标准要求；
（4）推测开裂原因为：机组频繁启停首先形成疲劳裂纹，裂纹不断扩展，在应力较大位置最终开裂泄露。建议电厂对相同位置的所有接管座角焊缝进行排查，确认是否还有类似缺陷，并进行100%消缺处理。
（5）后续对该分配集箱及接管座材质、结构进行升级，升级为T91等径管座，提升抗氧化、疲劳的能力。