某發電廠工期兩台DG1025/18.2-Ⅱ(3)型鍋爐分別於1995年2月、12月投入運行。2000年6月至2002年6月，兩台鍋爐的再熱器共發生了4起因穿頂密封管板焊接接頭開裂而引發的蒸汽泄漏事故。在1#、2#鍋爐檢修中對再熱係統進行常規水壓試驗時
，發現上述接頭泄漏情況十分嚴重：檢查中共發現漏點36個（其中中溫再熱器5個
、高溫再熱器31個）。至2003年8月，同類泄漏仍有發生，成為影響機組安全運行的重大隱患，富通新能源生產銷售生物質鍋爐
，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機、秸稈壓塊機壓製的生物質顆粒燃料。
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、鍋爐再熱器穿頂密封結構簡介
    鍋爐中、高溫再熱器管子規格均為∮60 mm×4mm，材質涵蓋了15CrMo、12CrIMoV
、鋼102和SA213-T91等四種鋼材。中溫再熱器每屏14根管子，高溫再熱器每屏7根管子

，在管屏穿出頂棚過熱器處采用了如圖l所示的焊接密封結構

；梳形板與再熱器管子的管板接頭（以下簡稱“接頭”）由製造廠完成
，采用手工電弧焊焊接
，單麵焊不開坡口，從上部施焊，焊接完畢後整屏進行消除應力處理。
2、裂紋的宏觀檢查及分析
    檢查發現
，接頭的開裂具有如下共同特征：對鋼種不具選擇性；開裂於焊根部位（見圖2）
；裂紋呈環向，與焊縫走向～致；裂紋徑向擴展麵與管子軸線大致成45°角
；開裂的接頭存在嚴重的根部焊瘤，且焊縫熔深己透達管子內壁（裂紋正由此處穿出管子內壁）。
    斷口宏觀形貌如圖3所示。斷口表麵覆蓋有氧化層且較粗糙，斷口呈岩石狀
，無明顯塑性變形；除靠近管子內壁的很窄區域存在剪切唇外
，斷口的其餘部分為裂紋的亞穩擴展區——據此可判斷，裂紋由管子外表麵形核而向內壁擴展。
3、裂紋的微觀分析
    金相顯微鏡下裂紋的微觀形貌如圖4所示。管子母材微觀組織正常，無明顯組織老化現象。裂紋擴展區位於焊縫熱影響區粗晶過熱區內；裂紋沿過熱粗晶界麵發展，裂紋內充滿腐蝕產物；在裂紋擴展前沿，分布著大量斷續的晶界微裂紋，其方向基本與大裂紋發展方向一致
；在三晶粒交界處

，裂紋呈楔形開裂形態，微裂紋相互之間尚未連接。裂紋周圍無組織脫碳等現象。
    從微觀形貌上看，裂紋具備了再熱裂紋的典型特征；通過綜合類比分析，進一步判斷此裂紋為再熱裂紋。
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、開裂原因分析
    (1)接頭材質含沉澱強化元素
，具有再熱裂紋敏感性。
    大量試驗研究證實，含沉澱強化元素的鋼材，如低合金高強鋼、珠zhu光guang體ti耐nai熱re鋼gang等deng
，其qi焊han接jie接jie頭tou均jun有you一yi定ding的de再zai熱re裂lie紋wen敏min感gan性xing。究jiu其qi原yuan因yin
，目mu前qian一yi般ban認ren為wei
，焊han接jie接jie頭tou在zai經jing受shou一yi次ci焊han接jie熱re循xun環huan後hou，在zai後hou續xu的de再zai熱re過guo程cheng中zhong（如焊後消除應力處理，多層多道焊及在500 -700℃下工作等），由於第一次熱過程中過飽和固溶的碳化物（主要是釩、鉬、鉻等的碳化物）在晶內沉澱析出造成晶內強化，導致蠕變滑移集中於晶界
，當晶界的塑性不足時

，就會產生再熱裂紋。
    (2)接頭剛度大且應力集中嚴重。
    焊接接頭在消除應力處理時產生再熱裂紋的必要條件是：焊(han)態(tai)下(xia)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)的(de)焊(han)接(jie)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)且(qie)有(you)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)。接(jie)頭(tou)型(xing)式(shi)為(wei)插(cha)入(ru)式(shi)管(guan)板(ban)接(jie)頭(tou)，剛(gang)度(du)較(jiao)大(da)

，焊(han)態(tai)下(xia)必(bi)然(ran)存(cun)在(zai)著(zhe)較(jiao)大(da)的(de)焊(han)接(jie)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)，並(bing)且(qie)在(zai)接(jie)頭(tou)焊(han)根(gen)
，由(you)於(yu)存(cun)在(zai)幾(ji)何(he)尖(jian)角(jiao)，焊(han)接(jie)殘(can)餘(yu)應(ying)力(li)必(bi)然(ran)產(chan)生(sheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)應(ying)力(li)集(ji)中(zhong)。因(yin)此(ci)，接(jie)頭(tou)具(ju)備(bei)了(le)在(zai)消(xiao)除(chu)應(ying)力(li)處(chu)理(li)時(shi)產(chan)生(sheng)再(zai)熱(re)裂(lie)紋(wen)的(de)必(bi)要(yao)條(tiao)件(jian)。
    (3)運行條件下
，密封結構內部存在較大的熱應力。
運行條件下，密封結構的梳形板與再熱器管子存在較大溫差（該溫差大約在100 - 200℃左右）
，因yin而er，二er者zhe之zhi間jian必bi然ran存cun在zai較jiao大da脹zhang差cha。由you於yu接jie頭tou的de剛gang度du很hen大da，此ci脹zhang差cha不bu能neng被bei有you效xiao吸xi收shou
，所suo以yi
，接jie頭tou必bi然ran著zhe存cun在zai較jiao大da的de熱re應ying力li。而er且qie和he焊han接jie殘can餘yu應ying力li一yi樣yang，熱re應ying力li亦yi在zai接jie頭tou焊han根gen的de幾ji何he尖jian角jiao產chan生sheng嚴yan重zhong的de應ying力li集ji中zhong。
    根據再熱裂紋的產生機理，熱應力和熱應力集中對接頭的開裂必然起到主導作用。
    (4)焊接線能量過大。
    研究表明，再熱裂紋常發生於焊接熱影響區的過熱粗晶部位，並具有晶間開裂特征。材質的晶粒度對再熱裂紋的影響尤為明顯：實驗證明
，在500℃xia，jingliduyueda，zejingjiekailiesuoxudeyingliyuexiao。bingqie，jinglicuhuahaihuidaozhiguorecujingquzhilienenglijinyibuqueshi
，shidezaireliewengengyiyuzaiciquyuneikuozhan。
    接頭上存在焊瘤，焊縫熔深透達管子內壁，這些事實證明製造單位在施焊時采用了過大的焊接線能量；過大的線能量會使焊接熱影響區粗晶過熱區的晶粒更加粗大
，因而必然加速接頭的開裂。
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、密封焊口的防裂對策
    以降低結構剛性
，消除結構元件間的溫差

，提高接頭的抗裂性為出發點，對中、高溫再熱器穿頂密封結構實施技術改造。
    (1)將密封結構改進為如圖5所示的套筒式。
    與原結構相比

，改進後的密封結構具有以下優點：接頭剛度顯著降低，焊接殘餘應力小
；由於套筒（12CrMoV材質）與再熱器管子實現麵接觸
，二者之間基本不存在溫差，於是
，接頭的熱應力得以最大限度地消除
；便於檢修焊後熱處理。
    (2)優化焊接工藝並嚴格質量控製。
    1)采用手工鎢極氬弧焊施焊，以期提高接頭的抗裂性。
    2)通過焊接工藝試驗確定合適的焊接規範參數，有效控製焊接線能量。以確保焊縫成型良好且熔深不大於2 mm為原則，通過焊接工藝試驗確定焊接規範參數。試驗結果表明，表l中的焊接規範符合既定原則。
    3)焊接質量控製要點：施焊前，按DL500792《電力建設施工及驗收技術規範（火力發電廠焊接篇）》第4.0.5、第4.0.10條要求對待焊工件實施嚴格清理；施焊時，在確保焊縫成型良好的前提下，力求管子側低熔深；按JB/T 9218  1999《滲透探傷方法》對所有焊口著色探傷，質量達工級為合格。
6
、對策實施效果
    2003年10月至2004年2月

，該發電廠按上述方法先後對1#爐、2#爐的中高溫再熱器穿頂密封結構實施了技術改造，改造後的密封結構自投運至今沒有發生泄露事故。
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