汽轮机EH油油管泄漏原因分析论文_李鹏厚,贾丰领

【摘要】某电厂#1 机靠近高压主汽门油动机EH 油管泄漏，对泄漏管试样进行理化检测，对泄漏原因进行分析。综合宏观检查及实验结果，分析认为EH 油管泄漏直接原因为：EH 油管开裂位置靠近漏汽主汽门门杆，在潮湿环境中，腐蚀性介质和拉应力导致外壁产生了穿晶应力腐蚀裂纹，直至最终泄漏。

【关键词】汽轮机 EH油 裂纹 泄漏

1 概述

某电厂#1机检修期间发现汽轮机高压缸下方地面有油迹，寻找漏油部位发现靠近主汽门附近的油动机EH油油管焊接弯头下方焊缝附近有油渗出，进行渗透检查后发现此处存在多条裂纹。

查阅资料显示，发生开裂的 EH 油管材质为 S30408(0Cr19Ni9)，接头采用焊接方式连接，为汽轮机高调门油动机回油管，直管段靠近弯头焊缝。管内工作压力 0.21MPa，管内输送介质为磷酸酯抗燃油，管外由石棉保温层包裹，工作温度范围在 40～50℃左右。

图1 泄漏位置示意图

2 检查情况

2.1宏观检查

泄漏管内外壁宏观形貌见图3 所示，由图可见裂纹分布在焊缝熔合区和附近母材区， 该区域存在一定的焊接残余应力，裂纹横向扩展，部分区域已穿透内外壁。

图 2内、外壁泄漏宏观形貌

2.2 主要合金成分检测

采用 X-Met8000 合金分析仪对试样进行主要合金元素含量检测，检测结果见表 2。从检测结果可知，所检合金元素含量符合标准要求。

表 2 主要合金元素分析检测结果（wt%）

2.3 主要合金成分检测

对管样进行金相检测，检测位置见图 3 所示，金相检测面为纵向全壁厚截面，检测结果见表 3。金相检测表明：1）裂纹由外壁启裂，并由外壁向内壁扩展，最严重的裂纹已穿透管壁，裂纹无规则走向，宏观上以横向裂纹为主，与在管壁表面形成的拉应力方向垂直；2）裂纹尖端呈现树枝状穿晶扩展特征，裂纹内有腐蚀产物，未见明显夹杂物； 3）管子基体金相组织为等轴状孪晶奥氏体，晶粒细小、均匀，晶粒度级别为 8 级。

表 3 金相检测结果汇总

2.4 能谱分析

为判断穿晶裂纹的性质，对带有穿晶裂纹的试样进行能谱分析试验，能谱分析结果见下所示。结果显示裂纹处残留物中含有质量分数为 0.71%的 CL 元素，和含量不等的 O、S、P 等元素。其中，残留物中有含量较高的 O、P 元素是传输介质的主要组成元素，在泄漏过程中残留于裂纹处；而 CL元素不是传输介质的组成元素，为外部环境引入，证明了该油管在失效过程中受到了CL离子的腐蚀作用影响。

图 9 母材区裂纹能谱分析位置

表 4 元素含量表（Wt%）

图 10 母材区裂纹能谱分析位置

表 5 元素含量表（Wt%）

3 原因分析

宏观上看，泄漏管裂纹沿焊缝热影响区和近焊缝母材区不同程度环向开裂。原始管子壁厚为2mm，测厚后发现减薄不明显，管子直径也没有发生变化。管子内外表面未发现明显的机械磨损及胀粗等缺陷。

实验室理化检测结果表明：（1）所测管样合金成分均符合标准要求。（2）金相检测结果显示：1）裂纹由外壁启裂，并由外壁向内壁扩展，最严重的裂纹已穿透管壁，裂纹无规则走向，宏观上以横向裂纹为主，与在管壁表面形成的拉应力方向垂直；2）裂纹尖端呈现树枝状穿晶扩展特征，裂纹内有腐蚀产物，未见明显夹杂物；3）管子基体金相组织为等轴状孪晶奥氏体，晶粒细小、均匀。

该油管泄漏处靠近主汽门门杆，管外与汽机外壳一起包覆有硅酸铝针刺毯保温材料。据专业介绍，主汽门门杆处存在一定的漏汽情况，推测管外壁包覆保温材料可能存在积水。研究表明，常用保温材料中含有少量氯离子，在一定条件下，氯离子在泄漏管外壁滞留、浓缩，形成腐蚀源。

裂纹由外壁形成，呈树枝状穿晶发展，裂纹尖端较尖锐，扩展方向垂直于拉应力；裂纹分布在熔合区和近焊缝区，该位置存在一定的焊缝拘束应力；能谱分析结果显示腐蚀产物内有氯离子。奥氏体不锈钢对氯离子非常敏感，容易在拉应力的作用下发生位错滑移，使管壁表面铬、镍氧化物构成的钝化膜被破坏，并与基体之间形成微电池，基体金属发生阳极电化学腐蚀，形成应力腐蚀裂纹源。随着管壁金属电化学腐蚀的进行，并且在拉

应力作用下，裂纹不断向管壁内部发展，最终导致应力腐蚀开裂而发生泄漏。

4 结论与建议

综合宏观检查及实验结果，分析认为#1机EH油管泄漏直接原因为：EH油管开裂位置靠近主汽门门杆位置漏气，在潮湿环境中，腐蚀性介质和拉应力导致外壁产生了穿晶应力腐蚀裂纹，最终导致泄漏。

结合试验结果及分析结论，提出以下建议：

（1）结合检修，对所有 EH 油管路的焊接接头及近焊缝区进行全面检查，另需防止管路出现异常振动和错位。

（2）应避免 EH 油管外覆保温材料积水，不创造CL离子存在的腐蚀源。

（3）避免运行中门杆漏气造成此处积水。

（4）合理设计此处管路布置情况，减少管子焊缝热影响区受力集中。

参考文献：

[1] 刘永辉，张佩芬，金属腐蚀学原理【M】，北京：航空工业出版社，1993；

[2] 钟振前，朱衍勇等，EH油管裂纹成因分析，电子显微学报；

[3] DL/T884-2004 《火电厂金相检验与评定技术》；

[4] GB/T228.1-2010 《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》；

作者简介：

李鹏厚 徐州华润电力有限公司+技术部+技术监督+技术监督岗

贾丰领 徐州华润电力有限公司+技术部+汽机专业+汽机岗

论文作者:李鹏厚,贾丰领

论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/22

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