电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂分析

摘 要：当前我们的科技水平显著提升，对于各类电力能源的需求同样也实现了增长，这也使得火力发电站需要进一步提高运行效率和运行质量，针对各类安全隐患问题需要及时检查并解决，避免对电站综合运行效果造成负面影响。本文针对电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂问题进行深入的分析与讨论，希望能够保障电站汽轮机组有效运行。

关键词：发电站;汽轮机;高压缸;疏水管;焊缝断裂

引言：现如今，我国火力发电厂运行质量能够直接影响我国电网的有效运转，但是在电站汽轮机运行过程中容易发生高压缸疏水管焊缝断裂问题，因此本文就此进行有针对性的研究与探讨，旨在有效解决焊缝断裂问题，确保火力发电厂汽轮机的有效运转，保障机组安全稳定运行。

1 研究对象背景

为了进一步探索电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂问题，本文针对某电厂汽轮机所发生的汽水泄漏事故进行分析。在该事故中，再凝式汽式汽轮机发生泄漏事故，并导致设备临时停机，经过初步的判断与检查，可以发现汽轮机高压缸内部的疏水管出现断裂和脱落问题。汽轮机缸体材质为ZGl5Cr2Mol，事故中出现断裂问题的疏水管已经运行2.7万小时，其工作压力为12.5MPa，主汽温度为500℃。

当汽轮机高压缸出现裂缝问题之后，整个汽轮机机组的运行会造成较大程度的应力集中，在设备运行状态之下很容易导致裂缝，向四周进行继续拓展，如果此类高压缸疏水管焊缝、裂缝无法实现有效处理或处理办法缺少针对性，则同样也会对电站汽轮机高压缸，造成严重的负面影响，直接汽轮机机组的安全有效运行。因此在对电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂问题进行处理时，要特别注意修复工艺，并保证修复的质量和水平。

2 电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂分析

2.1 宏观观察分析

通过对该汽轮机高压缸疏水管进行前期的宏观检查可以得知，裂缝的主要位置在于疏水管与汽轮机高压缸之间的连接位置——角焊缝位置，其具体的断裂主要沿着角焊缝的形状进行环形分布，这也导致了该疏水管断裂位置既有焊缝，同样也存在撕裂的区域，焊缝中存在两处为焊透点位。

2.2 微观形貌分析

在针对电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂问题进行微观分析时，主要采取显微成像以及金相组织分析的手段开展。首先在显微成像中主要将出现断裂问题的疏水管进行金相取样，随后将断裂管子磨至抛光，应用硝酸酒精溶液对管道进行腐蚀。随后应用金相显微镜对出现焊缝断链问题的疏水管进行形貌与组织形态的观察与分析判断。

通过金相显微镜的观察，可以得知两条疏水管的断裂缝隙呈现出较大的差异，一条为主断裂截面，整个表面相对平整，而另一条则体现为高低不平的断裂面，出现高低不平断裂面的原因主要由于此条断裂为瞬断区和受到外力影响的撕裂区。特别是管道表面存在二次裂纹，其二次裂纹主要从管道的内壁逐渐向外壁进行延伸，尾部相对尖锐，且有较为明显的氧化物质存在。在进行金相检验时焊缝的位置存在热影响区域，且此类区域相关组织越来越细，并未出现一定老化现象。

2.3 硬度检验分析

对电站汽轮机高压缸疏水管出现焊缝断裂问题的管道开展硬度检验主要采取HB-3000布氏硬度计开展测量检测，结果显示该管道的焊缝位置以及热影响区域整体硬度相对较高;在进行显微维氏硬度检验中，可以得知管道母材在显微硬度检验中呈现出较为正常的硬度，但是热影响区域以及焊缝区域硬度偏高。

2.4 检测结果分析

出现汽水泄漏事故问题的电站汽轮机，其高压缸疏水管焊缝出现断裂最主要原因在于疏水管与高压缸之间的角焊部位，焊缝根部存在未焊透的问题。焊缝整体成型效果较差，此类未焊透的缺陷和问题，不仅导致焊缝的截面积不断减少，同样也使得疏水管与缸体之间的接头强度有所下降，导致更为严重的应力集中问题，为焊缝裂纹向四周拓展和继续蔓延提供了条件。在此次研究中笔者主要应用金相检验显微进行分析，发现此类焊缝裂纹的源头恰恰在于疏水管与缸体间未焊透缺陷的形状突变处，并主要呈现出由内壁向外壁进行逐渐延伸的态势，焊缝熔合线附近主要为热影响区域，该区域组织相对粗大且硬度偏高，这也导致了焊缝以及热影响区同样都呈现出硬度偏高的问题，未焊透的焊缝处出现突变，其硬度同样也达到最高，这也恰恰成为了整个管道的薄弱环节。特别是在针对该设备以及汽轮机高压缸疏水管的检查过程中，并没有对其进行后续的热处理，因此无法有效清除焊缝的残余应力，这也导致设备在后期应用过程中，焊缝受力水平不斷降低，并酿成了更为严重的风险。

3 电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂预防对策

因为电站汽轮机高压缸疏水管为整个汽轮机正常运行的附属关系，整体直径相对较少，因此在针对疏水管进行焊接时，工作量也相对较少，这也导致有时在针对电站汽轮机高压缸疏水管进行焊接时，工作人员的重视程度不足，甚至存在一味为了追赶进度，而并没有对疏水管焊缝接头开展应力消除处理，这也导致焊接处以及接头位置出现较大水平的残余应力。除此之外，在针对高压缸疏水管进行焊接时，主要采取低合金耐热钢，在对其进行焊接时容易发生裂纹的问题，再加上疏水管直径相对较少，在焊接过程中极其容易出现未焊透或焊缝未充分熔合等诸多问题，此类问题能够直接影响疏水管的焊缝质量，为汽轮机的后续运行以及长时间运行埋下了巨大的隐患。

因此为了避免电站汽轮机高压缸疏水管焊接出现裂缝断裂的问题，需要不断提高思想重视程度，特别是在疏水管此类直径相对较少的非主要受压元件的焊接方面，要真正提高焊接技术水平，严格履行焊接工艺操作，特别是在焊接过程中要强化过程监控，避免存在工人偷工减料、应付了事的问题。其次，在进行疏水管焊接过程中，需要采取更有针对性的工艺措施，不断提高焊接的工艺水平和质量。在焊接工作开展之前需要针对疏水管的实际需求，开至合格的坡口，并为其留够足够的间隙，其中采用钨极氩弧焊进行打底，确保疏水管与高压缸之间的接头根部能够充分焊透。在进行焊接时要提前进行预热并严格控制，有效实现焊接的热输入，避免出现焊道过热等问题影响焊接的整体质量和水平。在焊接时也可以配合锤击以及其他类型的热处理措施，以进一步实现抵消焊接过程中的残余应力问题。

总结：总而言之，为了深入探索电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂等相关问题，本人从某地区电站实际发生的汽水泄漏事故出发，深入分析该事故中汽轮机的事故发生因素，该因素主要集中于高压缸疏水管焊缝出现断裂，对此本文从宏观观察、微观形貌分析、硬度检验分析、检测结果分析四个维度，对电站汽轮机高压钢丝管焊缝断裂问题开展深入的分析讨论，最后对电站汽轮机高压高疏水管焊缝断裂提出有针对性的预防对策，希望能够进一步提升我国火力发电厂汽轮机的应用水平，避免出现更为严重的安全风险和问题。

参考文献：

[1]张智康.火力发电厂汽轮机高压缸裂纹原因分析及处理措施[J].甘肃科技，2019，35（23）：49-51+69.

[2]邵光辉.电站汽轮机高压缸疏水管焊缝断裂研究[J].电焊机，2019，49（07）：115-118.

[3]许振宇.汽轮机高压缸效率的提高研究[J].河南科技，2019（20）：131-132.

作者简介：

芦涛（1987—），男，汉，籍贯：河北保定，本科，助理工程师，研究方向：汽轮机设备维修。