汽包集中下降管管口裂纹的成因定稿.doc

王英军1田力男1鲁玉龙2王海学1田峰1内蒙古电力科学研究院,内蒙古呼和浩特010020)内蒙古达拉特电厂,内蒙古达拉特旗014300)[摘要]分析了蒙达电厂4号炉汽包下降管管孔裂纹的产生原因和形成位置,给出了焊接补强方案,为同类缺陷的预防和处理提供了参考依据。[关键词]汽包;下降管孔;裂纹;焊接补强[中图分类号]TG115[文献标识码]B蒙达电厂4号炉是北京巴·威公司生产的B&WB-1025/-M型亚临界中间再热自然循环单锅筒锅炉,投产于1999年2月,至2004年10月累计运行4万小时,启停17次。汽包的A、×50mm的集中下降管,下降管接头材质为20MnMo,汽包材质为SA-299。在2004年10月进行的大修中发现,A、B两侧封头处的下降管口存在裂纹。,A侧封头下降管口的外壁有1条裂纹,位于角焊缝筒体侧熔合区,长约60mm,深约3mm;B侧封头下降管口的外壁有5条裂纹,其中角焊缝上有1条裂纹,长约50mm,深约5mm。管侧熔合区内有2条裂纹,长约50mm,深约6mm和8mm。筒体侧熔合区有2条裂纹,长约50mm和170mm,深约5mm。图1第一次打磨后管口裂纹的形态图2进一步打磨后管口裂纹的形态裂纹的开口较宽,无分枝,尾部较钝,呈断续直线状,其走向近似平行于角焊缝,宏观形态具有明显的低周疲劳特征,见图1和图2。:原材料或设备制造过程中形成的裂纹以及设备使用过程中形成的裂纹,后者又分为疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。由于在检查中未发现下降管存在腐蚀情况,结合4号炉已运行4万小时的情况,可以确定裂纹为低周疲劳裂纹。,造成疲劳裂纹的交变应力来源于锅炉的启停、灭火、运行中的负荷波动以及管系振动等原因。通过检查发现,4号炉汽包下降管系的支吊架系统存在一定程度的损伤和状态劣化,表现为部分弹簧支吊架存在过度压缩,偏斜和失载等现象,这就会造成管系受力达不到设计要求而产生附加振动,从而加大了下降管口的疲劳寿命消耗。,由于结构和工况的原因,汽包下降管口角焊缝处存在拉伸应力、弯曲应力、剪切应力和温差应力(在低于额定负荷或高加未投时温差应力将更大),上述应力的线形叠加,就使管口区域成为整个汽包的应力集中区,因而在同一交变应力作用之下,DD图3管口外壁最大应力点示意图图4管口内壁最大应力点示意图其次,理论计算表明[1],管口外壁面与汽包横截面相交的C点(见图3)以及管口内壁面与汽包纵向面相交的D点(见图4)又是上述应力集中区内的最大应力点。对下降管口的有限元计算结果也表明,在横截面内,以外转角处为中心,以管座与筒体相贯线为对称轴的狭长椭圆区为管座外壁的高应力区;在纵向面内,以内转角处为中心,以管座与筒体相贯线为对称轴的狭长椭圆区为管座内壁的高应力区[2]。本次下降管口检查出来的外壁裂纹大多集中于下降管外壁与汽包横截面相交的区域,与上述理论计算和数值模拟所给出的结果十分吻合。:打磨消缺、堆焊补强、加强管座补强和加强筋补强[3,4]。每种方案各有其优缺点:打磨消缺虽然简单节约但不解决强度问题;堆焊补强能较好的解决强度问题且补焊工作量小,但对焊