Page 98 - 电力与能源2021年第二期
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2 4 6              刘   峻, 等: 2020 年度上海并网发电厂发电设备失效案例统计及分析

              公司 4371.5MW 。), 其中 1000 MW 机组 4 台、               金相组织分析, 经打磨、 抛光后, 使用 4% 硝酸酒
              900MW 机组 2 台、 600 MW 级( 含 660 MW ) 机             精溶液对其进行腐蚀。
              组6 台、 300MW 级( 包括300~480MW ) 机组29                    水冷壁远端检测位置为管子横截面, 水冷壁
              台、 300MW 以下机组 133 台( 其中火电机组 116                  管母材金相组织为贝氏体组织, 晶内可见较多细
              台, 风电场 16 座, 光伏电站 1 座)。燃煤锅炉 41                   小弥散分布的碳化物粒子存在, 晶界则较为干净。
              台, 装机容量为 14993.5 MW ; 燃气锅炉 21 台,                 根据 DL / T884 — 2019 《 火电 厂 金 相 检 验 与 评 定
              装机容量为 6788MW , 燃油锅炉 4 台, 装机容量                    技术导则》 对贝氏体钢的组织老化评定原则, 水冷
              为 622MW 。根据 2020 年度各电厂上报的数据                      壁管组织老化评级可评为 1.5 级, 介于未老化与
              统计, 上海地区并网电厂发电锅炉设备和承压部                           轻度老化之间, 为 SA213-T23 材质正常组织。由
              件泄漏共发生 20 次, 整个电厂平均全年爆泄率达                        此可知, 水冷壁管母材金相组织正常, 管子组织未

              到技术监督目标管理的要求。                                    见明显老化特征存在。
                                                                   对水冷壁管焊接接头位置沿轴向切开, 对其
              1  “ 四管” 泄漏典型案例分析
                                                               裂纹形态, 焊缝、 热影响区及其母材位置进行金相
              1.1 1 号锅炉水冷壁失效分析                                 组织分析。经金相组织观察, 发现焊接接头热影

                  2020 年 9 月 13 日, 上海某超超临界 机 组 1               响区( 泄漏侧) 熔合线位置有一完整微裂纹存在,
              号机组水冷壁管泄漏失效, 该水冷壁泄漏发现于                           裂纹长度约 5mm , 裂纹扩展方向与熔合线吻合。
              锅炉泄压过程中, 泄漏位置为炉后墙垂直段焊口                           低倍金相照片下, 焊接接头焊接热影响区与焊缝
              位置, 标高 70m 。水冷壁管管内介质为欠焓水,                        组织可见明显的差别, 焊缝熔合线清晰可见; 热影
              温度在 350 ℃ 左右。水冷壁材质为 SA213-T23 ,                  响区过热区( 粗晶区) 晶粒较为粗大, 紧邻熔合线
                                                               的焊缝组织部分区域晶粒也较为粗大, 并且在轴
              管道规格为 Φ38mm×6.8mm , 服役时间约 7.8
              万 h 。                                            向和壁厚方向均呈现不均匀特征; 母材区域和焊
                   对来样水冷壁管进行宏观检查, 水冷壁管失                        接接头较远端区域金相组织基本一致, 为贝氏体
              效形式为环向裂纹扩展, 且已贯穿管子内壁, 环向                         和碳化物混合组织, 金相组织未见异常。
              裂纹紧邻对接焊缝, 大致沿焊缝热影响区环向扩                               由实验室金相可知, 裂纹右侧的焊接热影响
              展, 裂纹长度约 1 / 2 圆周。进一步观察, 裂纹附近                    区( 过热区) 晶粒较为粗大, 为回火贝氏体和马氏
              水冷壁管未见管径胀粗、 管壁减薄等宏观塑性变                           体组织。近裂纹侧的焊缝组织晶粒也较为粗大,
              形现象存在, 内外壁亦无明显腐蚀现象存在; 对水                         远离裂纹区域和近内壁组织侧则较为细小, 焊缝
              冷壁内壁焊缝外观质量进行检查, 发现最大焊缝                           组织存在明显的不均匀特征。焊缝和粗晶区部分
              余高差为 3.0mm , 大于 DL / T869 — 2012 《 火力发           区域为 SA213-T23 非正常组织, 此异常组织的形
              电厂 焊 接 技 术 规 程 》( 以 下 简 称 “ DL / T869 —          成可能与焊接过程控制不当有关。
              2012 ”) 对其规定的最大值( 2mm )。另外, 管子内                      为进一步确认焊接过程可能对焊接接头造成
              壁焊缝边缘至母材不够圆滑过渡, 亦不符合 DL /                        的影响, 对其焊接接头其他热影响区( A 、 B 、 C ) 区
              T869 — 2012 相关要求。                                域分别进行金相组织分析, 沿水冷壁环向三个区
              1.1.1  化学成分分析                                    域的焊缝熔合线金相组织无论在显微形态还是晶
                   使用 SPECTROMAXx 全 定 量 金 属 元 素 分              粒大小上, 均存在明显的差别, 进一步说明了此对
              析仪对来样水冷壁管母材和焊缝位置进行全定量                            接焊缝焊接质量欠佳, 焊接接头不均匀的显微组
              光谱成分分析, 根据厂方提供的《 工艺处理方案》                         织与焊接过程中的热循环控制不当有关。
                                                                   对水冷壁表面进行打磨, 以对裂纹尖端形貌
              [ ZZB ( GY ) -SW2015404 ], 焊 材 牌 号 为 Union
              IP23 , 规格 2.4 mm 。经实验室分析可知, 水冷                   进行分析, 裂纹沿焊接热影响区的粗晶区扩展, 并
                        φ
              壁母材和焊缝化学成分未见异常。                                  在局部呈现沿晶断裂, 裂纹呈现再热裂纹的特性。
              1.1.2  金相分析                                     1.1.3  硬度分析
                   对来样水冷壁进行金属切割, 对其焊接接头                            DL / T438 — 2016 《 火力发电厂金属技术监督
              位置和远端位置( 距焊接接头约 30cm ) 分别进行                      规程》 对 SA213-T23 材料规定的母材硬度值范围
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