某电厂锅炉水压试验水冷壁焊缝渗水原因分析.docxVIP

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某电厂锅炉水压试验水冷壁焊缝渗水原因分析

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摘要：本文针对某电厂锅炉水压试验水冷壁管焊接接头渗水问题，进行了宏观检查、化学成分分析、机械性能试验、能谱分析、电镜观察及金相组织分析，最终确定水冷壁管改造后焊接接头渗水的主要原因为：焊接接头焊接质量不佳，内部存在未熔合等贯穿性缺陷所致。

关键词：水冷壁管、焊接接头、未熔合、渗水、原因分析

1.概述

2019年11月，某电厂2号锅炉水冷壁管改造后在水压试验过程中，部分焊缝出现渗水。对渗水的水冷壁管进行取样检验，水冷壁管材质为20G，管段编号对应的取样信息及宏观照片如表1及图1所示。

表1管段编号及对应的取样信息

管段编号

取样信息

1#、2#

左墙27米，短侧为旧管。

3#、4#

前墙17米，3#管无焊缝，4#管短侧为旧管。

5#、6#

后墙17米，短侧为旧管。

1#

2#

3#

4#

5#

6#

图1取样管段宏观照片及对应编号

2.原因分析

（1）宏观检查，水冷壁管环向对接焊缝与鳍片交接位置多数管段有打磨痕迹，在打磨位置未发现明显的宏观裂纹。将打磨位置进行PT检测，除6#管表面有点状显示外，其余管段表面打磨处未见裂纹显示。管段剖开后内壁宏观检查发现，各个新管与旧管对接焊缝位置均存在坡口加工不合理导致的熔合线附近母材有效壁厚变薄的问题，且存在不同程度的错口、内咬边等宏观焊接缺陷（或缺欠）。接头射线检查也发现4#、6#管焊缝内部熔合区各存在一处较大的气孔缺陷，5#管接头内壁焊缝熔合线处咬边严重的位置有未熔合缺陷显示。

（2）对4#接头试样取样成分分析发现，新管侧母材成分不符合GB/T5310-2017对20G成分规定。对所有的6根新管检验发现，6根水冷壁管中，1#、3#、5#管成分符合标准要求；2#、4#、6#管成分不符合上述标准对20G成分要求。焊缝能谱分析未发现焊缝内存在明显的夹杂等，焊缝选用未见异常。

（3）各新管侧母材布氏硬度、抗拉强度和屈服强度均满足标准要求，大部分管段的断后伸长率略低于标准GB/T5310-2017对20G规定的下限；各接头焊缝硬度值符合DL/T869-2012对同种钢接头焊缝硬度的规定。

（4）电镜观察（下图2-图7是焊接接头试样电镜形貌）和金相检验发现，1#接头取样内壁侧焊缝与新管侧母材过渡不光滑，过渡处形成较尖锐的交角；4#接头焊缝近熔合区位置发现一处较大的气孔，且气孔边缘有微裂纹形成（如图2、3所示）；5#接头试样新管侧熔合区有未熔合缺陷，且沿厚度方向深度较大，基本贯穿整个壁厚方向（如图4、5所示）；6#接头试样表面存在一处未熔合缺陷（如图6、7所示）。

图2气孔-120×图3气孔边缘-500×

图4未熔合缺陷-120×图5未熔合缺陷-500×

图6熔合区表面缺陷-200×图7熔合区表面缺陷-1000×

（5）通过上述试验结果可以看出，取样管段对接接头焊接质量不佳，存在错口、咬边、气孔、未熔合等多种焊接缺陷或缺欠。5#接头的未熔合缺陷深度较大，基本穿透管壁，因缺陷形状及试样加工的限制，未能恰好找到穿透管壁型的完整缺陷，但不能排除上述未熔合缺陷已经穿透管壁，且宏观检验时发现缺陷位置咬边严重。因此，综合上述分析可以认为，接头渗水的主要原因为，接头焊接质量差，内部存在未熔合贯穿性缺陷所致。此外，接头的坡口加工也不合理，坡口打磨不当，导致接头焊缝两侧母材有效壁厚明显减小。由此可以看出，取样管段对接接头焊接质量不佳，即使水压试验时未发生泄漏，也难于保证接头在锅炉运行时不发生开裂。

3.结论与建议

根据上述理化检验及分析认为：

（1）取样的部分水冷壁管段，新管侧母材化学成分不符合GB/T5310-2017对20G规定。

（2）管段对接接头焊接质量不佳，存在错口、咬边、气孔、未熔合等多种焊接缺陷或缺欠，且存在穿透壁厚的未熔合缺陷。综合分析认为，接头渗水的主要原因为，接头焊接质量不佳，内部存在未熔合等贯穿性缺陷所致。

（3）取样管段对接接头焊接质量不佳，接头的坡口加工也不合理，导致焊缝两侧母材有效壁厚明显减小。

根据以上结论，建议：

（1）在锅炉安装及检修中改造管段时，应严格按照国家及行业相关标准对入厂管材进行各项理化检验，避免使用成分或力学性能不合格的管材。

（2）严格按照焊接工艺规程进行焊接施工，提高焊接水平，避免超标的焊接缺陷或缺欠产生。

参考文献

[1]张栋,钟道培,陶春虎,等.失效分析[M].北京:国防工业出版社,2013:132.

[2]DL/T869-2012火力发电厂焊接技术规程.

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-全文完-