火力发电厂660MW机组锅炉水冷壁联箱管座焊口裂纹产生原因及处理措施

唐兵兵

江苏大唐国际如皋热电有限责任公司 江苏南通 226500

在国民经济高速发展的今天，做为国民经济的基础产业的电力生产仍起到相当重要的作用，当前火力发电厂仍然是我国发电的主力机组，而且单台机组的容量也在日益加大。合金钢管在大型火电厂汽水系统中得到了广泛的应用。由于机组容量和参数的加大，所使用的合金钢管的材质强度越来越高，合金成份越来越复杂，焊接性越来越差，管道的使用工况和环境也相对更加恶劣，管道及焊口出现裂纹的机率越来越大。大唐长山热电厂1号炉（660MW机组）水冷壁联箱管座四个焊口在试运过程中由于焊口裂纹同时发生漏泄，机组被迫停止运行，为了解决这一技术难题对水冷壁联箱裂纹产生的原因做了系统的分析，以便于解决这些存在的问题，保证机组的长期稳定运行。

1 联箱管座产生裂纹的原因：

1.1 合金钢材质本身（硫和磷）存在热裂纹和冷裂纹的倾向

水冷壁联箱和管座材质为15CrMoG。现在大容量¡¢高参数火力发电厂的汽水管道材质，要适应介质高温、高压的要求，而且厚度和重量又不能够过大，所以各种汽水管道的材质普遍采用合金种类多、合金含量高的钢材，从而导致管道金属的碳当量过高，焊接性很差。如果焊接过程中不能及时的脱去大部分硫和磷等杂质，很容易产生裂纹。

1.2 焊接加热和冷却过程存在热裂纹的倾向

由于焊接的过程是个不均匀的加热的过程，而且加热的最高温度很高，加热时焊缝金属达到了熔化状态（AC1温度线），温度梯度较大，焊缝金属经过熔化、结晶和二次结晶的固态到液态，液态到固态的转变过程。易造成金属组织的不均匀性而产生焊接裂纹。

1.3 后热和热处理的过程

现在的大型火力发电厂的管道，特别是高温、高压的管道，大部分焊口都要进行焊后的消氢处理和高温回火热处理，目的在于消除扩散氢和焊接产生的残余应力以及平衡金属的组织，如果焊口在焊接过程中出现了小裂纹而未能够及时发现，那么在热处理的过程中裂纹极有可能被扩大，从而导致事故的发生。

1.4 长期运行过程存在着交变和蠕变应力导致产生裂纹

由于火力发电机组的频繁启停，管道冷热交替，出现受热不均匀的现象，产生交变应力而导致产生裂纹，

1.5 焊接缺陷导致产生裂纹

焊接过程结束后残留在焊缝内部的焊接缺陷，如：夹渣、未焊透、未熔合等，在设备长期运行的过程中，受交变应力的作用，在上述缺陷的尖角处易产生裂纹。

2 如何防止产生这些裂纹缺陷

在联箱制做前要对所使用的材料做严格的金属检验和金相分析，以确保材料的合金含量和杂质含量达到使用的要求；

在焊接过程中，对热裂纹倾向较大的材质和焊件，制定合理的焊接工艺，要严格控制焊接热输入，在易产生裂纹的温度梯度内要控制停留的时间。

焊接此类重要的的结构，要选派持有合格证并实际操作经验丰富的焊工，严格按照焊接工艺要求进行焊接操作，焊接整个过程要进行技术监控和三级验收。金属检验如发现焊接缺陷要马上处理。

焊口检验合格后要进行焊后热处理，热处理人员要严格按照工艺要求去做，确保焊口的组织和性能符合使用的要求。

去除焊口周围容易引起应力集中的地带，如拉筋等要割开一段，临时支撑物等要割除。

3 对大唐长山热电厂1号机组锅炉水冷壁联箱管座裂纹的处理方案：

（1）把漏泄处的联箱管座连同支管从联箱根部算起割除300 mm长度，对联箱根部进行打磨，然后经金属检验，确认无任何缺陷。

（2）用经金相检验合格的15CrMoG（φ38×7.5）管进行更换旧管。

（3）制定合理的焊接和热处理工艺（包括预热）措施。

（4）由持证焊工和热处理工按照工艺要求严格执行操作。

（5）焊后进行严格的射线和硬度检验，以确保焊口合格。

（6）将焊口下方拉筋割开150 mm长，以确保应力的释放。

1号炉水冷壁联箱经过以上工艺措施处理后，已经长时间设备运行，未出现问题。

4 结语

锅炉承压部件的安装和焊接质量直接关系到的运行安全和经济性，因此在实际火电厂锅炉安装、维修过程中，需要严格按照具体的操作规范要求来进行焊接质量控制和消除应力，确保每个承压部件的安装质量，以此来保证锅炉运行的安全性和可靠性，为火电厂正常、稳定的运营奠定良好的基础。