汽轮机E H油管泄漏原因分析

邵明星，马永泉，张鸿武

（国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250002）

0 引言

2013年1月29日08：20，临沂电厂运行人员巡检发现6号机组EH油管处向外漏油，汇报调度申请停机处理，并于08：36机组停机。停机后检查发现6号机A侧中压调门处至供热调门EH油管一道焊口出现开裂情况，裂纹长度约1/3周圈，EH油管材质为1 Cr18Ni9Ti，供油管内油温50℃。EH油管开裂对机组的安全运行造成了极大的影响，同时也造成了严重的经济损失。

1 宏观检验

对EH进行宏观分析，油管接头连接方式为插接连接，而承压类设备一般不允许采用插接结构而采用对接结构，仅在特殊情况下偶尔采用。 裂纹发生在焊缝熔合线附近，裂纹垂直于管子轴向方向，长度约1/3周圈，见图1（a）；裂纹处无明显塑性变形，焊缝焊角处过渡不圆滑，裂纹处出现咬边现象，见图1（b）；裂纹无分叉，无明显腐蚀迹象，其余部位未发现微小裂纹；对EH油管沿纵向方向剖开，清晰可见裂纹贯穿EH油管截面，见图2（a）；且在中间出现断层，裂纹处出现倒角缺口台阶现象，见图2（b）。裂纹的总体方向应该是受到工作产生的应力所控制，系长期运行中产生的应力集中产生的疲劳裂纹。

图1 EH油管外壁裂纹宏观形貌

图2 EH油管内壁裂纹宏观形貌

2 显微组织分析

对EH油管纵向剖开，采用王水进行浸蚀，在50倍显微镜下清晰可见裂纹贯穿EH油管整个管壁，裂纹处金相组织为奥氏体+孪晶，根据DL884—2004《火电厂金相检验与评定技术导则》，组织正常，见图3、图4。

图3 EH油管裂纹附近金相组织（50倍放大）

图4 EH油管裂纹附近金相组织（400倍放大）

3 化学成分分析

采用SPECTROTEST定量光谱仪对EH油管取样进行化学成分分析，分析结果如表1所示。由表1可见，EH油管的钛含量低于标准GB1221—1992《耐热钢棒》对1Cr18Ni9Ti化学成分要求。不锈钢中的钛与碳结合生成碳化钛，可以避免析出碳化铬而造成晶界贫铬，从而有效防止晶间腐蚀。但钛元素在不锈钢中也有一定的危害，比如钛可以与氮结合生成氮化钛，与氧结合生成二氧化钛，氮化钛与二氧化钛在钢中以夹杂物形式存在，降低了钢的纯净度，使得不锈钢表面质量较差，极易造成大量废品，所以钛的加入量有一定的限制。在实际生成过程中为了有效的防止晶间腐蚀，钛的加入量一般按5×（C%-0.02）～0.80计算。

表1 EH油管化学成份 %

4 分析及结论

1）承压类设备一般不允许采用插接结构而采用对接结构，仅在特殊情况下偶尔采用，插接接头更容易导致应力集中。

2）裂纹起源于EH油管外部焊缝熔合线处，向母材及内部扩展。裂纹处出现咬边现象，咬边易产生应力集中；且焊缝周圈厚度不一，可能在焊接过程中电流输出较大，造成表面质量较差。套管加工时由于车削等原因，存在倒角台阶［1］，这样很容易形成应力集中区。

3）EH油管与汽机调门连接，机组运行过程中，长期受到各种振动影响，此时管道将承受很大的交变应力。影响EH油管的振动的因素很多［2］，包括EH油管的管线布置、高压调气门阀体的振动、EH油管的自身振动以及管卡送懂或布置不当造成的共振等。

综合以上分析，EH油管采用焊接工艺不规范，造成应力集中，在运行过程中受到长期振动影响，在交变应力的作用下，应力集中程度较高的焊口热影响区薄弱部位萌生裂纹并扩展，直至油管泄漏。

5 处理及建议

对EH油管焊接前，先进行合金元素分析，确保合金元素含量满足GB1221—1992《耐热钢棒》对1Cr18Ni9Ti的化学成分要求。

制定切实可行的焊接工艺，严格按照焊接工艺执行。将不锈钢管插入式焊接更换为对接焊接以减少应力，焊接时采用全氩弧焊焊接，并且要连续不间断完成。焊接完成后，采用宏观检验、着色、射线检测，不允许出现夹渣、气孔、咬边、裂纹等缺陷，保证焊接质量。

结合现场实际情况，采取有效措施，以减小运行过程中的油管（调门）振动。若EH油管管线较长时，可采用管夹固定等方式减少油管的振动，管卡应布置合理，如果管夹布置不合理，不但不能对振动的管道起到约束和消振作用，反而可能会造成管系共振，加大EH油管振动。

利用机组大小修期间加强EH油管焊口的监督检测，保障机组的安全运行。

［1］ 王亚瑛.2号机EH油管振动导致断裂原因分析及处理方式［J］.科技与企业，2011（12）：75.

［2］ 李勇.国产600 MW机组EH油系统管路振动原因及处理［J］.东北电力技术，2009（12）：45－48.