2.2 管道振动过大和共振是造成热电偶疲劳损坏是主要原因之一

　　流体流经热电偶套管时，诱发套管振动，即套管固有频率和流体旋涡脱落频率接近或一致，产生共振现象。这种振动导致热电偶套管的加速损坏，以致断裂。周期性受蒸汽冲刷而振动，夹套套管处存在交变冲击载荷，促使焊缝处产生交变疲劳裂纹。套管本身有加工缺陷应力再超过极限，运行中在蒸汽的冲刷下容易造成断裂。

　　2.3 螺纹密封式螺纹处漏泄故障率高

　　对于装配螺纹预紧力有较高要求；过高过低都不可取，螺纹连接虽然避免了焊接加热时对金属组织性能的影响，但是要求套管与管座的连接紧密程度精度较高，若是连接松动则可能发生泄露，也可能在蒸汽的交变应力作用下剧烈振动发生断裂，而预紧力过大产生的扭矩应力过度集中早期或初期就容易发生开裂；因此不宜采用单纯的螺纹连接，存在安全隐患。

　　3 安装接质量可靠性分析

　　以600 MW以上机组为例：热电偶套管材质大部分为00Cr19Ni10，主管道材质大部分为P91，而P91具有较大的淬硬倾向，焊接时的首要问题是淬火裂纹和推延裂纹，热影响区具有强裂的淬硬倾向，并构成很硬的马氏体组织，焊接性差，焊接时需要采取较高的预热温度和严格的工艺措施，才能防止冷裂纹的产生。

　　奥氏体不锈钢热膨胀系数比马氏体钢要大，而热导率却比马氏体钢小。即使通过焊后热处理残余应力也难以消除。异种钢焊接接头不均匀的热收缩性会重新产生残余应力，可能产生裂纹。

　　当焊接接头刚度大或氢量高时，在焊接应力的作用下，由高温直接冷却很容易发生冷裂纹，含碳量越高，冷裂纹倾向越大；异种钢在焊接时在高温高压下长期运行后熔合线两侧易产生组织过早老化，热膨胀不匹配差异，易发生早期失效，国内外的统计时间约为7万小时左右。

　　4 安装焊接处理措施

　　1）焊接前对整个热偶和母材进行100%渗透检验，按照JB4730-2005 Ⅰ级合格，对整个热偶测厚，保证最小厚度符合图纸要求；对焊口进行200℃-250℃的预热处理，预热部位只加热P91母材侧，焊接方法选用钨极氩弧焊打底，电焊盖面，分层施焊。焊丝选用TGS-9Cb，Ф2.4 mm；氩弧焊焊接电流宜控制为100 A-130 A，焊速为70 mm/min-75 mm/min；焊条选用AWSE9015-B9，Ф2.5-3.24 mm，电流宜控制为80 A-140 A，并严格控制焊道间温度≦300℃，控制层间温度不大于150℃，焊后的热处理温度和管子壁厚有直接关系，大直径管道以壁厚每25 mm处理1 h。P91钢对焊缝IV型裂纹敏感，因此，要尽量减少P91钢材中的系统应力，对壁厚大于12.5 mm的管道，要求在焊后冷到100℃以上即回火，焊后热处理温度为750±10℃

　　2）考虑到坡口形式对母材不易焊透和熔合比的影响，将原焊缝坡口打磨增大为45°，以增加焊接层次，减小熔合比。增大套管外径，减小套管内径可以提高截面惯性矩，亦增加了结构的固有频率，可以错开共振危险区。实际中增加套管外径和壁厚，可以达到很好的效果。

　　3）安装位置要科学合理，安装位置错开管道弯道、阀门、节流孔板附近，以防止速度扰动，引起振动。

　　5 结束语

　　1）优先选择螺纹密封加焊接式装配方式；现有的其他连接方式主要严格控制焊接装配工艺，先通过对管座焊接结构和受力状态的分析，分别得出焊接裂纹出现的原因，为解决问题提供前提条件。

　　2）合理选择焊接工艺和焊接材料，对于异种钢管接头的焊接工艺操作特点是采用大坡口、小规范、小直径焊丝，快速直流焊接，可以减少焊接热输入，从而有效地减小碳迁移过渡层的宽度。对施焊全过程进行质量监督和控制。

　　3）加强运行方式调节避免诱因发生

　　尽量维持系统参数稳定性，防止参数变化幅度较大，在负荷低于15%时禁止减温水投运，系统开启投运时，避免发生管道上阀门突然全开情况。对投运管道较长的蒸汽管道要充分疏水，防止震动；在系统刚投运时，要缓慢地开启阀门，让系统压力逐渐上升，尽可能减小温度计套管正面和背面的压力差，避免套管因单向受力过大而导致套管断裂事故发生。

　　通过我们优化筛选找到了切实可行的处理方案，对保证火力发电厂机组安全运行具有现实指导意义。

　　参考文献

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　　[3]钱颂文，等.换热流体诱发振动基础[M].武汉：华中工学院出版社，1988.

　　[4]李萌盛，等.电站锅炉异种钢接头断裂机理研究[J].华东电力，1997.

　　[5]彭鑫.湘潭电厂主蒸汽管道管座焊缝裂纹原因分析及处理[J].机械工人，2006.

 

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