马超
华电克拉玛依发电有限公司 新疆克拉玛依市金龙镇834000
摘要：某电厂屏式过热器管排夹持管管接头为T91/TP347H异种钢接头，运行50000小时后焊缝沿T91侧焊缝融合线断裂。通过对该焊缝两侧母材进行成分分析、金相组织分析及宏观检查。判断该焊缝断裂原因为长期运行后材料性能劣化导致失效。并针对此类问题提出有效检查方案及防范措施。
关键词：异种钢、屏式过热器、焊缝
1、序言
某电厂1号锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的超临界参数、单炉膛、一次再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型变压运行直流锅炉。型号为：HG-1180/25.4-YMI。燃烧器为前后墙对冲布置。锅炉过热器由顶棚过热器、包墙过热器、低温过热器、屏式过热器和高温过热器组成。
屏式过热器布置于炉膛上部，沿炉宽方向共有22片管屏，管屏间距为690mm。每片管屏由23根并联管弯制而成，根据管子的壁温不同，入口段的管子为φ38×6.5、SA-213 T91，屏底部及出口内11根管为φ38×7.5、SA-213 T91，屏底部及出口外12根管采用φ38×7.5、SA-213 TP347H。
2020年11月5日，1号锅炉屏式过热器甲侧第一屏管排夹持管T91/TP347H出厂异种钢沿焊缝融合线断裂，造成锅炉泄漏。
2、裂纹失效分析
（1）宏观检查焊缝失效部位沿T91侧熔合线断裂，断面呈脆性（如图1所示）；焊缝断裂后造成屏式过热器甲侧第一屏下部弯管共计6根，甲侧第二屏共计3根出现吹爆或吹损现象。
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图6 TP347侧微观组织形貌
3、综合分析
本次焊缝失效部位沿T91侧熔合线断裂，由于焊缝中以Cr 为代表的强碳化物形成元素占比相对较高，在焊接、热处理及锅炉运行过程中，容易造成焊缝侧出现高硬层，从而导致组织与性能的不均匀分布，接头熔合线处的脱碳层、膨胀系数差别、接头残余应力与蠕变强度差异都会使该处成为接头的薄弱环节，随机组长期运行后材料性能劣化导致失效。
4、处理措施与建议
（1）在锅炉运行过程中，加强锅炉运行参数调整，避免大幅度变工况、变参数运行，减少交变热应力的产生。
（2）随着机组运行时间的增加，锅炉受热面中部分管道焊缝缺陷逐渐增多，需利用机组检修期加强异种钢焊缝的检测。采用射线检测、超声波检测等技术对类似异种钢焊缝接口进行梳理排查，确保焊缝潜在缺陷的检出率。
（3）由于现场工作环境及处理工艺的局限性，在对该类型焊缝进行更换处理时，可提前对异种钢接口焊缝进行焊接及热处理，减少因现场热处理工艺不到位而导致氧化、脱碳、过热、过烧、变形、开裂等缺陷。
（4）条件允许情况下可对T91/TP347异种钢焊缝进行改造换型，采用同种材质母材，杜绝异种钢焊缝的使用。