主汽管压力表管开孔处内壁裂纹生成原因

阐述了主蒸汽管压力表管开孔处内壁裂纹产生的原因，提出了相应的预防措施及对策。

娘子关发电厂3号、4号机组为哈尔滨三大动力厂生产的100MW火力发电机组，分别于1980年11月和1982年9月投产，其主蒸汽压力8.83MPa,蒸汽温度为535"C,流量为双管410t/h。在机组运行达10万小时之后相继发生主蒸汽机侧4.5m压力表管座处泄漏事故，严重影响到机组的安全运行。因此查找并分析其泄漏原因，提出相应的预防措施和对策，对保证六大金属部件的安全运行是十分必要的。

1.管座泄漏和主蒸汽管内壁检查情况

3号、4号机主蒸汽管规格为Y273X28，材料为10Crmo910，机侧4.5m处均接有蒸汽压力表管，规格为Y14X2.0，材料为12CrMoV，二者是由Y20，

Y14加强管座相连接。1999年在开机前水压试验中2台机先后在此表管的管座角焊缝处发生泄漏。去除管座打磨后经磁粉探伤检查发现主蒸汽管开孔处存在3条放射状裂纹，其中在开孔的后方裂纹最长，深度为8mm，裂纹宏观可见内有氧化物存在。后经扩孔至Y25mm左右检查，开孔周围其它裂纹均消除，而孔后方沿主蒸汽管汽流方向有一条裂纹在内壁处仍未消除。为了将裂纹缺陷彻底消除，决定在开孔处前100mm和后700mm将主蒸汽管段割下。除对管内状况进行检查外，还对主蒸汽管内壁裂纹的生成原因做了进一步分析。

a)采用内窥镜对未割除两端的主蒸汽管内壁进行了宏观检查，表管开孔处来汽端管内壁未见异常，而表管开孔处后700mm以外主蒸汽管内壁虽未发现宏观裂纹，但内壁表面被汽流冲刷呈粗糙的沟条状。

b)对割下的约800mm管段内进行了宏观检查，表管开孔的来汽方内壁未见异常，而表管开孔处及后方向上有多条裂纹存在。

2裂纹性质

经检查分析认为。

a裂纹属冷热疲劳裂纹。机组在运行中因工况突然变化，压力表管中的饱和水回流，使主蒸汽管内壁的局部温度骤然降低，产生了较大的冷热交变应力所致。

b随着机组运行时间的增长，饱和水回流次数增加，在开孔周围及后方的管道内壁上逐渐萌生裂纹并逐步沿伸增大，最终在管孔处发生泄漏。

c根据相关资料介绍，此类疲劳裂纹萌生和扩展总寿命约为5000周次。

3.裂纹形成原因分析

3.1连接方式及长度的影响

主蒸汽压力表管从开孔处接出后分3路接至主汽压力表盘、就地压力表盘及压力变送器3处，且均为盲肠性死管。在机组启停时管内蒸汽极易受到管壁冷却而形成饱和水。连接管路愈长，分路愈多，则热损失愈大，越容易形成饱和水，形成的饱和水量就愈多，致使主蒸汽管内壁产生裂纹所需时间愈短.

3.2压力表管的保温

现场检查发现，压力表管路上的保温老化、脱落、残缺不全，有的管段甚至无保温，致使表管热损失加大，更容易产生大量的积水。

3.3水压试验

机组在水压试验时，由于此表管为盲肠管，管内有可能存有大量的积水无法排净，随着主蒸汽温度升高后，大量积水回流到主蒸汽管表管开孔处后

方，这也是造成疲劳裂纹生成的一个原因。

3.4机组运行参数的变化

机组调峰升降参数，特别是锅炉灭火、汽轮机突然甩负荷等引起的参数突变，更容易造成表管中饱和水回流，使主汽管内壁局部温度骤降，产生较大的热应力。

3.5机组启停次数及运行时间

随着相组启停次数和运行时间的增加，热疲劳周次也随之增加，裂纹扩展加快。

4.预防措施及对策

根据多年来的工作实践和对热疲劳裂纹萌生寿命的理论估算，鉴于目前我国火力发电机组设计技术现状，无法彻底根除此类裂纹的产生。也就是说此类裂纹的产生是必然的，只不过发生的时间早晚与所采取的措施有直接关联。

a在条件允许的情况下’从设计时和改造中应考虑尽量减少压力表管的长度’以减少管内饱和水量。

b重视仪表管路的保温工作，选用性能较好的保温材料对此类管路予以全部保温。

c改进此类表管与主蒸汽管内壁的连接方式。在管座上加装一只套管，并伸进主汽管内壁10mm?15mm,减少饱和水直接流到主汽管内表面造成主汽管内壁局部温度骤降而产生的热应力。

d水压试验后，设法将此类管内积水排净。

e加强对机组运行燃烧调整和汽轮机油质的监督管理，尽量减少锅炉灭火和汽轮机甩负荷等引起的机组参数波动。

f当表管处发生泄漏时，除了对泄漏处进行处理外，还要对主汽管开孔处内壁，特别是孔后方管道内壁进行相应探伤检查，确保裂纹及时得到发现和消除。在机组运行5万小时后对该处主汽管道,尤其是开孔处对应后方约1m处管段进行超声波探伤，以期能及早发现蒸汽管内壁存在的裂纹。在机组运行10万个小时后，结合对机炉外部直径小于Y76mm管道的更新，应对开孔处蒸汽管道进行全面检查、鉴定、更换，以确保重大金属部件的安全运行。