(哈电集团哈尔滨电站阀门有限公司 黑龙江哈尔滨 150046)
摘要：某电厂减温减压器管道开裂泄漏原因，利用外观分析、化学成分分析、显微组织检测等试验方法对管件开裂原因进行了试验分析。结果表明，管件由于减温减压器运行时，管道内积水，导致管道底部温度频繁变化产生的交变热应力，在焊缝附近沿管件内壁、外壁变截面处应力集中区域开裂泄漏，属于疲劳导致的失效。
关键词：减温减压器； 线性裂纹； 交变应力
1前言
减温减压器装置，顾名思义，就是将高温高压蒸汽降为客户能够使用的低 压低温蒸汽（可为过热蒸汽）。以锅炉过热器出口为例，锅炉产生蒸汽经过热器出口到汽轮机做功，汽轮机对于进入的蒸汽参数有个范围要求，如果过热器出口的蒸汽参数超出汽轮机所要求的高限，就会对汽轮机造成损坏。所以必须用减温减压器将参数降到适用范围以内。
某电厂减温减压器在运行过程中，减压阀出口处发生蒸汽泄漏。随后停运发现出口处的管件在焊缝附近出现周向裂纹。该减温减压器参数如下：正常流量120t/h，进口蒸汽温度575℃、压力4.6MPa，出口蒸汽温度350℃、压力1.5Mpa。减温减压器安装于2018年12月份，减温减压后的中温中压蒸汽输往化工区使用。泄漏发生时，该设备运行仅10个月。
减温减压器管道，材质均为P91，其中沿钢管内壁变截面处开裂的位置规格为Φ325mm，以下均称Φ325mm管件。裂纹发生在减压阀后，混合管道之前。裂纹为线性形状，长度约50mm，位置大约为5点钟方向。
为了查明管件开裂泄漏原因，利用外观分析、化学成分分析、显微组织检测等试验方法对管件开裂原因进行了试验分析。
2 分析情况
2.1 化学成分分析
在管件上分别取样进行化学成分分析，按照GB/T 4336-2002《合金钢火花源原子发射光谱分析方法（常规法）》在台式直读光谱仪上进行试验，结果表明，管件化学成分均符合P91钢相关标准的技术要求。
2.2 室温拉伸试验
常温拉伸试验表明，Φ325mm管件的室温抗拉强度、延伸率均符合相关技术标准的要求，但屈服强度偏低，易在低应力下产生塑性变形，促使疲劳裂纹形成。
2.3 宏观检验
管件裂纹分别位于焊缝附近两侧的钢管母材变截面处，其中一侧裂纹沿钢管内壁变截面周向分布，另一侧裂纹沿钢管外壁变截面处周向分布。
2.4 管件显微组织观察
Φ325管件显微组织正常，为铁素体+珠光体，根据电力行业相关标准要求，该组织基本无球化、石墨化现象，开裂位置位于母材，裂纹尖端圆钝，裂纹沿内壁加工刀痕扩展。
2.5 安排对减温减压器管道支吊架进行了全面检查，未发现有明显变形的支吊架。且在根据资料说明两点：1）中间支架脱空，减温减压器一次应力超标，喷水阀后管道容易产生裂纹；2）中间支吊架脱空，在大小头的小头处一次应力并不大（一次应力合格），在支架脱空情况下，管系应力不是该处产生裂纹的主要原因。所以管道支吊架检查只作为次要原因。
2.6 根据资料表明减温减压器管道上下存在较大的温差，尤其是系统小流量工况下，一次蒸汽流速过低，减温水流量过大，导致管道存在凝结水。高温蒸汽通过管道使无水的管壁快速升温，从而造成低温处较高的轴向拉应力，这种较高的热应力或者热疲劳应力是裂纹开裂的主要原因。所以减温减压器管件失效是由于管道底部温度频繁变化产生的交变热应力作用，在管件内壁、外壁变截面处的应力集中区域沿加工刀痕开裂，并导致蒸汽泄漏，属于热疲劳导致的管件失效。
3 结论及对策
3.1减温减压器管件失效的主要原因是由于热应力或者热疲劳应力，由于运行时介质温度频繁变化产生的交变热应力作用，在管件内壁、外壁变截面处的应力集中，并导致蒸汽泄漏，属于热疲劳导致的管件失效。
3.2为了降低交变应力的产生，可以通过加强管道疏水能力。在减温减压器流量计与大小头之间增加疏水点将水凹区域的疏水排净，避免由于疏水排不净导致产生干湿交变环境。
3.3深度分析管道积水原因，喷水雾化效果是否满足现场工况要求，现场运行参数是否合理。调查控制室的运行记录，此减温减压器分阶段运行，秋冬季在50-120T/h流量运行，春夏季在5-30T/h运行。蒸汽流量差距非常大，导致固定喷嘴流量与低负荷运行流量不匹配。导致喷水量过多，造成管道积水。以后运行时，应避免低流量运行。
4. 结语
减温减压器是多管网运行的重要连接设备，它的良好运行能保证管网大系统的平稳运行和对突发事故的处理能力，对于减温减压器产生的裂纹研究能及时的解决问题，找出问题的原因，对设备改造提供了良好的依据，对于减温减压器系统的成熟度有了一定的帮助。对于裂纹的研究有助于第一时间找出设备产生裂纹的原因，对于第一时间解决问题提供了保障。
参考文献:
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