关键词：主蒸汽管道裂纹；产生原因分析；处理对策的探讨
引言
压锅炉主蒸汽管道出现裂纹是电厂中经常出现的问题。本文结合相关实例对此进行分析和探讨，通过找出管道裂纹产生的原因，并提出相关的处理对策，以此来确保电厂再出现相关问题时主蒸汽管道能够顺利运行。
1案例分析
本文以南方某公司的检验报告为例，该公司在进行电锅炉压力管道的检测中发现，5#炉的主蒸汽管道出现了长度为75mm的裂纹，裂纹的位置处于支吊架下方的覆板上。其次相关工作人员再对覆板和主蒸汽管道的具体细节进行排查，发现两者接风处的焊脚尺寸误差约2mm以上，并且在焊趾线上断断续续布有咬边，在这次检查中发现，焊接的质量并不符合相关规范标准。按照《火力发电厂焊接技术规程》的条例，工作人员对出现裂纹的位置准备先通过打磨然后再进行后续的焊补工作。通过对裂缝的打磨发现，裂纹不管在长度还是深度上都已经不能再修复，由于其已经延展至母材，工作人员准备对整个覆板进行拆卸。在拆卸工作完成后发现覆板的周围以及与母材的连接处同样出现了长度不同深度各异的裂纹，通过精细检测后发现其中最长的裂纹有250mm，最深的裂纹有7mm。根据《压力管道安全管理与监察规定》中的相关规范要求，这样的管道不能再继续使用，必须进行专业的检修。为了确保修复过的管道能够正常使用防止再出现裂纹，先对其原因进行分析然后提出相关的处理对策。（1）锅炉资料检查。出现管道裂缝电锅炉的型号为HG220/100-10，主蒸汽管道的规格为273mm×28mm，其覆板的厚度为12mm，锅炉的预设压力为9.81MPa，预设温度为540℃。除了缺少管道覆板的热处理情况、外观检查情况和无损检测情况以外其他资料都基本具备。（2）锅炉运行记录检查。该炉开始投运时间为1990年8月，累计运行时间总计12.7万h，并对相关的运行记录进行核查，检查发现锅炉蒸汽入口的运行压力参数均符合规范要求，没有超温或超压的记录。
2主蒸汽管道裂缝产生原因分析
2.1管道受力状况分析
工作人员在进行管道裂纹原因分析时，首先对管道出厂单位配备的管道竣工图做了详细的查看，其次再根据现场状况，对主蒸汽管道的受力数值进行了计算。经计算后发现管道受力数额没有超出其能承受的载荷力，并且该主蒸汽管道在结构上无论是走向还是支吊架位置，都是依照专业图纸设计而成，所以并不是管道受力问题造成管道出现裂纹。
2.2支吊架管部结构分析
支吊架的管部结构可以根据与管道的连接方法不同大致分为2种，一种是整体型，一种是非整体型。整体型管部连接具体方式是焊接的方法将其连在一起，但焊接过程会存在很多问题，比如工作人员在进行焊接工作时，很难去检测焊接的质量并进行后续的热处理工作，所以目前的焊接工作中主要的碳钢管道一般不再使用结构型式焊接。非整体型管部连接方式还可以再细分为2种，一种是夹持式，一种是支托式，利用这两种连接方式不仅便于管道的安装，同时还便于后续对已经安装的管道进行调整。本次研究的电锅炉主蒸汽管道，采用的是整体型连接方式，所以是利用焊接手段将覆板和管道相连。由于焊接的弊端，每次电锅炉开启或停运时，会因相关热应力使得管道内和焊接部位产生裂纹，并使原有的裂纹程度加深和扩展。
2.3对支吊架管部结构分析结果的验证
为了验证结果并确保管道的安全使用，对采用整体式连接方式的主蒸汽管道一一进行排查，结果发现覆板下方的管道上都布有长度和深度不等的裂纹。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时在检测中还发现，一部分布有裂纹的焊缝均出现一个共同点，就是焊脚尺寸相比正常尺寸均偏小，同时焊缝的咬边情况也比较严重，该现象证实了焊接的质量是促成管道产生裂纹的原因之一，同时也是造成裂纹扩展和加深的原因。
3主蒸汽管道原材料及焊缝调查
3.1化学成分调查
首先检测人员对管道以及覆板的化学成分进行了相关的检测，其管道和覆板的化学成分及材质均符合相关规范要求，并且通过对接缝的材质检测可以发现，其所用的焊条无论在焊接方式还是化学材质上也均符合规范要求。
3.2拉伸性能试验
依照GB/T228—2002《金属拉伸试验方法》中的相关规定，工作人员对管道以及覆板做了拉伸性能的检测，该检测所用的仪器为INSTRON-8032万能电关于主蒸汽管道裂纹液伺服试验机，根据相关数据可以发现，记录显示旧材料中的ReL、Rm成分比新材料中的成分低，由此可以证明主蒸汽管道在长时间高温运作下，其材料受到了严重的损耗。经工作人员对热力学性能的相关材料进行对比后可以看出，即便电锅炉的使用时间已经长达12万h，但从主蒸汽管道材料的强度值一项来看，虽然该值与新货交货标准值的最低线相近，但依然符合相关标准。可以证明即便主蒸汽管道经过长时间的运行使用，强度指标虽然相比以往有下降趋势，但可以忽略不计。并且主蒸汽管道的塑性指标相比之下却有略增的趋势，但其热力学性能同样符合规定。
3.3硬度检查
虽然相关规范中没有涉及材料具体硬度要求，但通常对于合金含量较小的焊缝，在对其经过热处理后，焊缝硬度应根据其母材的硬度而定，即不能超出母材布氏硬度的规定值，超限范围为100～270。因为焊缝的尺寸通常过小，所以在进行焊缝的制作过程中，有关拉伸试样工作难度很大，要做一系列的准备工作。首先工作人员要计算焊缝的力学性能，其次对母材和焊缝进行硬度测试，并仔细记录好相关数据。在对数据进行分析时可以发现，其中焊缝硬度一项与规范中的标准值严重不符，超限过高，这表示在进行热处理工作环节出现了问题。并且硬度指标过高表明焊缝区力学性能整体较差，因此影响了焊缝的伸展性和韧性，这可能是主蒸汽管道出现裂纹的原因之一。
3.4更改支吊架管部结构
使用焊接的方法进行管道之间的连接是不合理的结构型式，容易出现很多弊端，这也是主蒸汽管道裂纹产生的主要原因，同时在进行焊接后没有做好后续的热处理工作同样会促使管道裂纹的生成。所以在更换出现裂纹管段的基础上还应更改支吊架管部结构，相关技术人员建议在对管道进行修理的过程中，可以把支吊架与管道的连接方法由焊接式更改为包箍式或其他非整体式结构。这样就能避免受长期高温影响产生的应力造成管道裂纹的生成和加深。在长期高温的情况下管道的钢材质很容易发生脆化，并且运行时间越久，其脆化的可能性就越大。通过电镜扫描实验检测，虽然出现脆化后的钢材料不影响自身的塑性，但任由管道脆化一定会加剧管道裂纹的延伸。所以综合考虑，为保证管道能安全运行，最优方法就是对裂纹明显的管段进行更换处理。
结语
主蒸汽管道产生裂纹不仅会影响管道的正常运行，同时还会给企业带来一定程度上的经济损失。所以一定要在日常检测中注意该方面的检查，通过对其产生原因分析和处理对策的探讨，可以将成果应用于管道的运行和维护中，来规避管道裂纹产生的隐藏风险。
参考文献
[1]董雷云.长期高温服役主蒸汽管道现场检验及材质损伤分析[J].压力容器，2012，19（8）：9-11.
[2]林其略.管道支吊架技术[J].上海科学技术出版社，2014，54（58）：69-70.
论文作者:魏成明
论文发表刊物:《中国电业》2019年第21期
论文发表时间:2020/4/15
标签：管道论文; 裂纹论文; 蒸汽论文; 吊架论文; 发现论文; 电锅炉论文; 硬度论文; 《中国电业》2019年第21期论文;