旋膜式除氧器改造原因——电厂大气式除氧器泄露分析

旋膜式除氧器改造原因——电厂大气式除氧器泄漏分析

介绍了大气式除氧器的取样管由于机组启停造成的热应力变化引起的热疲劳，详细介绍了对取样管材的试验,以试验结果数据为依据，对大气式除氧器泄漏原因进行了分析。
1概述
上海某发电有限责任公司送检试样为某号炉大气式除氧器取样管，由于在使用过程中发生泄漏，要求对泄漏原因进行分析。
由该公司提供的产品供货方出具的质检证书显示取样管材质为304不锈钢，固溶处理，规格为（/>10mmx2mm据该公司介绍，取样管为室温环境下的裸露管，管内流体温度大于200%,力1.4MPa;取样管使用时间4个月，在通常情况下取样频率大于12次/d。
旋膜式除氧器改造原因试验结果
2.1旋膜式除氧器改造原因宏观检査
该送检取样管为一段带有焊缝的管段，采用氧弧焊焊接;主裂纹中心距焊缝约95mm,裂纹长度约65mm；在裂纹周边，有一片颜色不同于取样管呈黄褐色的区域，其长度略长于主裂纹,整个主裂纹贯穿其中（见图1）。
经仔细观察，黄褐色区域内存在有数条长短不一的微裂纹，经PT（渗透探伤）检测后发现，微裂纹数量近10条，均呈与主裂纹平行分布（即轴向分布），且均处于黄褐色区域（见图2、图3）。对取样管解剖后发现，微裂纹均属非贯穿性裂纹,分布于取样管外壁。
图3经PT检测后显现出来的微裂纹照片
2.2硬度分布
对取样管的黄褐色区域及附近颜色正常区域进行了硬度分布测定。硬度测定位置如图4所示，共4个位置，每个位置取6个数据的平均值,硬度分布见图5。硬度分布图中A位置、D位置为颜色正常区域,B位置、C位置为近裂纹两端黄褐色区域。从硬度分布可见，黄褐色区域硬度明显高于其他区域。硬度不同说明该区域对应的显微结构或应力状态与其他区域有所不同。

D裂纹背面

2.3金相组织分析
对主裂纹周围黄褐色区域及远离主裂纹区域取样进行了金相分析。结果显示,远离主裂纹区域的金相组织为奥氏体,晶粒呈等轴状（见图6）,主裂纹周围金相组织为奥氏体与团絮状褐色组织（如图7所示），特别是主裂纹尖端前区域，等轴状奥氏体形态已不明显。两区域金相组织呈现出明显的不同。
裂纹端部呈现圆钝状，裂纹附近晶粒塑性变形不明显，如图8所示。

图6远离主裂纹区域的金相组织图7主裂纹附近团絮状组织

（a）裂纹尖端（b）裂纹尖端前组织
图8主裂纹附近区域组织

2.4断口微观分析
用扫描电子显微镜对主裂纹断口进行了断口分析。断口分析显示，在主裂纹的管外壁侧存在一片平滑的疲劳断裂区，该区域有很多放射状疲劳条纹，如图9和图10所示。从条纹的圆弧曲率来看，裂源可能在外表面应力集中处或缺陷位置（夹杂、疏松、空洞等）。从图11可以看出，断口处组织无明显的塑性变形，呈现脆性断裂。

图10微观断口的疲劳条纹

图11管壁与裂纹交界处晶粒组织

3旋膜式除氧器改造原因综合分析
3.1取样管开裂的性质
通过对试验数据的分析认为，取样管裂纹属于典型的热疲劳造成的开裂，依据如下
（1）裂纹分布符合热疲劳开裂的宏观特征
热疲劳属于交变温度造成的交变应力导致的材料开裂，其宏观特征为相对比较密集的细小裂纹且裂纹垂直于应力方向（对管件而言，其应力为管切线方向）。取样管裂纹形态符合管件热疲劳的宏观特征。
（2）裂纹形态符合热疲劳宏观特征
管件热疲劳裂纹多呈自外向内的发展路径,取样管的未贯穿裂纹均分布在外表面。