汽輪機E H油管泄漏原因分析

邵明星，馬永泉，張鴻武

（國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250002）

0 引言

2013年1月29日08：20，臨沂電廠運行人員巡檢發現6號機組EH油管處向外漏油，匯報調度申請停機處理，并于08：36機組停機。停機后檢查發現6號機A側中壓調門處至供熱調門EH油管一道焊口出現開裂情況，裂紋長度約1/3周圈，EH油管材質為1 Cr18Ni9Ti，供油管內油溫50℃。EH油管開裂對機組的安全運行造成了極大的影響，同時也造成了嚴重的經濟損失。

1 宏觀檢驗

對EH進行宏觀分析，油管接頭連接方式為插接連接，而承壓類設備一般不允許采用插接結構而采用對接結構，僅在特殊情況下偶爾采用。 裂紋發生在焊縫熔合線附近，裂紋垂直于管子軸向方向，長度約1/3周圈，見圖1（a）；裂紋處無明顯塑性變形，焊縫焊角處過渡不圓滑，裂紋處出現咬邊現象，見圖1（b）；裂紋無分叉，無明顯腐蝕跡象，其余部位未發現微小裂紋；對EH油管沿縱向方向剖開，清晰可見裂紋貫穿EH油管截面，見圖2（a）；且在中間出現斷層，裂紋處出現倒角缺口臺階現象，見圖2（b）。裂紋的總體方向應該是受到工作產生的應力所控制，系長期運行中產生的應力集中產生的疲勞裂紋。

圖1 EH油管外壁裂紋宏觀形貌

圖2 EH油管內壁裂紋宏觀形貌

2 顯微組織分析

對EH油管縱向剖開，采用王水進行浸蝕，在50倍顯微鏡下清晰可見裂紋貫穿EH油管整個管壁，裂紋處金相組織為奧氏體+孿晶，根據DL884—2004《火電廠金相檢驗與評定技術導則》，組織正常，見圖3、圖4。

圖3 EH油管裂紋附近金相組織（50倍放大）

圖4 EH油管裂紋附近金相組織（400倍放大）

3 化學成分分析

采用SPECTROTEST定量光譜儀對EH油管取樣進行化學成分分析，分析結果如表1所示。由表1可見，EH油管的鈦含量低于標準GB1221—1992《耐熱鋼棒》對1Cr18Ni9Ti化學成分要求。不銹鋼中的鈦與碳結合生成碳化鈦，可以避免析出碳化鉻而造成晶界貧鉻，從而有效防止晶間腐蝕。但鈦元素在不銹鋼中也有一定的危害，比如鈦可以與氮結合生成氮化鈦，與氧結合生成二氧化鈦，氮化鈦與二氧化鈦在鋼中以夾雜物形式存在，降低了鋼的純凈度，使得不銹鋼表面質量較差，極易造成大量廢品，所以鈦的加入量有一定的限制。在實際生成過程中為了有效的防止晶間腐蝕，鈦的加入量一般按5×（C%-0.02）～0.80計算。

表1 EH油管化學成份 %

4 分析及結論

1）承壓類設備一般不允許采用插接結構而采用對接結構，僅在特殊情況下偶爾采用，插接接頭更容易導致應力集中。

2）裂紋起源于EH油管外部焊縫熔合線處，向母材及內部擴展。裂紋處出現咬邊現象，咬邊易產生應力集中；且焊縫周圈厚度不一，可能在焊接過程中電流輸出較大，造成表面質量較差。套管加工時由于車削等原因，存在倒角臺階［1］，這樣很容易形成應力集中區。

3）EH油管與汽機調門連接，機組運行過程中，長期受到各種振動影響，此時管道將承受很大的交變應力。影響EH油管的振動的因素很多［2］，包括EH油管的管線布置、高壓調氣門閥體的振動、EH油管的自身振動以及管卡送懂或布置不當造成的共振等。

綜合以上分析，EH油管采用焊接工藝不規范，造成應力集中，在運行過程中受到長期振動影響，在交變應力的作用下，應力集中程度較高的焊口熱影響區薄弱部位萌生裂紋并擴展，直至油管泄漏。

5 處理及建議

對EH油管焊接前，先進行合金元素分析，確保合金元素含量滿足GB1221—1992《耐熱鋼棒》對1Cr18Ni9Ti的化學成分要求。

制定切實可行的焊接工藝，嚴格按照焊接工藝執行。將不銹鋼管插入式焊接更換為對接焊接以減少應力，焊接時采用全氬弧焊焊接，并且要連續不間斷完成。焊接完成后，采用宏觀檢驗、著色、射線檢測，不允許出現夾渣、氣孔、咬邊、裂紋等缺陷，保證焊接質量。

結合現場實際情況，采取有效措施，以減小運行過程中的油管（調門）振動。若EH油管管線較長時，可采用管夾固定等方式減少油管的振動，管卡應布置合理，如果管夾布置不合理，不但不能對振動的管道起到約束和消振作用，反而可能會造成管系共振，加大EH油管振動。

利用機組大小修期間加強EH油管焊口的監督檢測，保障機組的安全運行。

［1］ 王亞瑛.2號機EH油管振動導致斷裂原因分析及處理方式［J］.科技與企業，2011（12）：75.

［2］ 李勇.國產600 MW機組EH油系統管路振動原因及處理［J］.東北電力技術，2009（12）：45－48.