电站锅炉过热器管失效规律研究

过热器管是锅炉受热面中工作环境最恶劣的炉管,频繁地出现由材料断裂造成的泄漏与爆管失效事故,对电力企业造成了严重的经济损失。根据过热器管不同的失效原因,将过热器管的断裂失效分为韧性断裂、脆性断裂、蠕变断裂及腐蚀断裂。通过对过热器管失效实际案例进行分析,建立了过热器管失效树,同时概括了引起失效的损伤因素。为避免在生产过程中出现引起过热器管失效的重要损伤因素,在设计、运行、维护等环节提出了相应的防范措施。     

T91管焊接裂纹分析及控制

某电厂锅炉屏式过热器T91管在安装焊接中反复出现横向裂纹缺陷,对含裂纹的焊缝进行了宏观形貌、化学成分、硬度试验、焊接工艺、热处理工艺分析。判断T91管焊缝横向裂纹产生的主要原因为焊缝填充层厚度过大、焊道接头部位未错开,造成平焊部位焊缝金属温度过高及焊接应力增大。通过改善焊接工艺,增加焊缝填充层数以及焊接接头部位错开,彻底消除了T91焊缝横向裂纹缺陷,有效提高了锅炉屏式过热器T91管安装焊接质量。     

5083铝合金焊缝开裂的原因分析及预防措施

通过力学性能试验及金相组织、断口形貌分析,对5083铝合金焊缝开裂的原因进行分析并制订出预防措施。试验结果表明:母材质量不稳定,造成部分母材及焊接接头熔合线部位在有腐蚀介质的环境下,出现腐蚀现象,产生腐蚀坑;熔合线处腐蚀坑在拉应力作用下发生裂纹,产生非过载的损伤型断口。提高母材质量后,将接头进行焊后去应力处理,未发生腐蚀现象,未发现接头裂纹。     

激光冲击处理对X70管线钢焊接接头应力腐蚀的影响

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行了表面改性处理,通过SSRT分析了激光冲击处理对试样在NACE饱和H2S溶液中应力腐蚀的影响。采用扫描电镜观察了激光冲击处理前后试样表面腐蚀产物形貌、断口形貌和应力腐蚀裂纹形貌等,并用能谱分析仪分析了腐蚀产物化学成分组成,探讨了激光冲击处理对试样SCC的影响机理。结果表明:激光冲击处理后焊接接头抗拉强度、伸长率和断面收缩率分别提高了5.1%、4.5%和28.7%,内积功的SCC敏感性指数Iscc从50.94%下降至45.10%,降低了11.64%,断口形式由脆性断裂转变为韧性断裂。激光冲击处理改善了焊接接头表面应力状态和材料组织结构,减缓了裂纹的萌生和扩展,增强了其抗SCC的性能,但不能消除明显的应力腐蚀倾向;激光冲击处理降低了氢致开裂的倾向,有利于提高焊接接头抗H2S应力腐蚀的性能。     

TP304H锅炉管运行泄漏原因分析

通过裂纹宏观形貌、显微组织、力学性能等分析,研究了1021 t/h锅炉用TP304H屏式过热器夹持管弯头高温运行62000 h泄漏原因.结果表明,在高温运行敏化温度下,冷加工成型TP304H弯管腐蚀敏感性增强,弯管内外部存在腐蚀介质,长期运行过程中,在运行管内蒸汽应力、热应力以及管排振动、锅炉启停等产生的交变应力作用下,产生应力腐蚀.蒸汽侧应力腐蚀是造成泄漏的主要原因.     

过热器管沿焊接熔合线母材一侧断裂的分析

对12Cr1MoV钢过热器管沿焊接熔合线母材一侧所发生的断裂进行了详细的分析。通过探讨其服役历史及断口形貌特征,排除了发生应力腐蚀断裂的可能性,最终确定为氢损伤致脆延迟断裂,即氢脆。由于12Cr1MoV钢在电厂设备上应用很广泛,故本文对一些电厂高温运行构件的失效分析有一定的参考价值。     

5083铝合金焊接接头腐蚀性能及力学性能损失分析

采用浸泡试验和失重法研究了5083铝合金焊接接头腐蚀行为,并对接头进行室温拉伸测试,通过扫描电镜对接头进行微观形貌分析和断口分析。结果表明,5083铝合金焊接接头不同区域腐蚀性能存在显著差异。焊缝区耐腐蚀能力最差,热影响区次之,母材最耐腐蚀。焊缝区成分、组织不均、并存在残余应力,造成此区耐腐蚀性最差。焊接接头经过腐蚀后,断裂方式发生改变,接头强度损失严重。     

电站锅炉水冷壁管腐蚀疲劳断口分析

对锅炉水冷壁开裂管样断口特征和断裂机理进行分析,结果表明裂纹源区于腐蚀坑,在扩展区可见疲劳弧线、腐蚀产物和腐蚀坑,局部区域可见疲劳条带和二次裂纹;在锅炉启停过程中,准解理型和韧窝型断口形貌特征交替出现;水冷壁管的腐蚀疲劳失效为交变温差应力与腐蚀介质共同作用的结果.     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能EI北大核心CSCD

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

喷丸表面粗糙度对纯Ti焊接接头在HCl溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验研究了TA2纯Ti焊接接头原始试样、超声喷丸(USSP)处理试样和USSP+表面打磨处理试样在10%HCl溶液中的应力腐蚀行为,通过OM、TEM、SEM分别对焊接接头各区域组织及腐蚀断口形貌进行了观测,对不同工艺处理试样的表面粗糙度、残余应力进行了测定,并对其腐蚀机理进行了分析。结果表明,纯Ti焊接接头在该体系中应力腐蚀与氢脆同时存在,焊缝区为焊接接头的薄弱环节,最先发生失效。原始试样在该体系中应力腐蚀开裂敏感性指数(ISCC)为25.61%,具有应力腐蚀倾向;USSP处理试样的ISCC为18.24%,USSP+1500#表面打磨处理试样的ISCC为11.96%,均无明显应力腐蚀倾向。USSP处理试样表面粗糙度较大,易引起应力集中形成裂纹源,与腐蚀坑作用相似;USSP+表面打磨处理减小了试样表面粗糙度,应力分配更加均匀,试样延伸率增加,塑性提升,进一步改善了材料的抗应力腐蚀开裂性能。     

电厂水冷壁管爆管失效的原因

某电厂锅炉水冷壁管发生了爆管。通过失效管道宏观形貌和显微组织观察、管材化学成分和力学性能检测、腐蚀产物成分分析等对该水冷壁管爆管的原因进行了分析。结果表明：爆管位置有明显腐蚀沟槽，局部位置发生了Na元素浓缩，腐蚀产物主要为铁的氧化物(Fe₃O₄和Fe₂O₃)、水垢和一定量的NaFeO₂;断口无明显塑性变形，宏观形貌表现为脆断特征，微观形貌表现为沿晶断裂特征；爆管位置组织为铁素体+珠光体，组织中有大量沿晶裂纹；锅炉运行期间，锅炉水pH出现过一段时间较高(10.0～10.2)的情况。综合以上分析，确定水冷壁管失效原因为碱腐蚀引起的应力腐蚀开裂。     

12Cr1MoVG钢再热器管焊接接头断裂原因分析

某12Cr1MoVG钢低温再热器管出口焊接接头运行7000 h后发生断裂,对其形貌、组织及硬度进行了分析。结果表明,焊接接头开裂出现在熔合区,沿晶界有微裂纹,断口呈冰糖状脆性沿晶断裂特征;同时,焊缝硬度偏高,易形成局部应力集中。结合裂纹产生的原因及特征,确定该焊接接头裂纹为再热裂纹。     

小径管异种钢接头的焊接

接头材料天津大港电厂在焊接锅炉受热面小径管时遇到异种钢焊接问题。该炉的高温再热器和高温过热器(以下简称“高再”和“高过”)的部分蛇形管,材料选用18-8系奥氏体不锈钢。     

有轨电车受电弓弹簧的断裂失效分析

某有轨电车顶部受电弓弹簧在车辆正常行驶过程中发生断裂。为了分析断裂的原因,应用扫描电镜、能谱仪、光学显微镜、直读光谱分析仪对该弹簧进行了宏观检查、断口扫描、显微组织检测、化学成分等分析,同时还进行了硬度梯度试验。结果表明:弹簧服役过程中承受拉应力作用,同时服役环境中存在腐蚀性介质,同时满足应力条件与介质条件,结合断口微观形貌判定该弹簧失效模式为应力腐蚀断裂。     

6082-T6厚板铝合金搅拌摩擦焊焊接接头应力腐蚀的敏感性

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验研究厚度为23 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头在含w(NaCl)3.5%中性溶液及空气中的应力腐蚀敏感性。结果表明:搅拌摩擦焊接头的上层和下层均未在含w(NaCl)3.5%中表现出应力腐蚀倾向;通过微观断口SEM分析可知,2种接头在惰性环境和腐蚀环境中断口SEM形貌上未发现脆性断裂特征,断口形貌以塑性断裂形成的韧窝为主。     

激光热处理对1Cr5Mo钢焊接接头慢拉伸性能的影响

利用CO2激光对1Cr5Mo耐热钢焊接接头进行表面热处理,通过慢应变速率试验研究激光热处理对其在NACE溶液中应力腐蚀开裂敏感性的影响。利用扫描电镜分析了激光热处理前后焊接接头断口形貌和腐蚀物化学成分组成,探讨了扫描速度对焊接接头应力腐蚀性能的影响机理。结果表明,激光热处理后焊接接头抗应力腐蚀性提高,腐蚀敏感性指数由33.9%下降到23%;激光扫描速度对1Cr5Mo耐热钢焊接接头应力腐蚀性能有一定的影响,其中扫描速度为400 mm/min时应力腐蚀敏感指数最小。     

焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头腐蚀疲劳性能的影响

在不同环境湿度条件下制备了不同焊缝气孔率的A7N01铝合金焊接接头,并通过条件腐蚀疲劳强度和断口微观形貌研究气孔缺陷对焊接接头腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,当焊接环境的湿度由常湿增至70%时,焊缝的平均气孔率由0.07%增大为0.16%,接头的条件腐蚀疲劳强度由110 MPa降为100 MPa,焊接气孔缺陷对A7N01铝合金焊接接头的腐蚀疲劳性能有明显影响。焊缝中的气孔会造成严重的缺口效应,引起应力集中,导致裂纹在气孔处优先萌生,并在应力和腐蚀介质的共同作用下形成沿晶与脆性疲劳条带的混合断裂形貌。     

装配间隙对6005A-T6铝合金型材BT-FSW接头抗应力腐蚀性能的影响

对6005A-T6铝合金型材进行BT-FSW双轴肩搅拌摩擦焊,研究了0、0.5和1 mm三种装配间隙对焊接接头应力腐蚀(SCC)敏感性的影响。利用SEM扫描电镜对接头慢拉伸(SSRT)应力腐蚀试件断口截面形貌和微观缺陷进行了观察与分析。结果表明:装配间隙越大,焊接接头应力腐蚀开裂敏感性就越大。在0～0.5 mm范围内,间隙量对接头中心区域组织形貌影响较弱,断口均位于热影响区HAZ,是典型韧性断口。当间隙量到达1 mm时,应力腐蚀裂纹萌生于焊核区中心C型线界面,腐蚀区光亮平坦,中心放大区可以观察到细小放射状河流花样,断口类型为沿晶脆性断裂。     

pH值对CLAM钢扩散连接接头应力腐蚀行为的影响

通过慢应变速率拉伸试验方法,研究了在室温下不同pH值的3.5 mass%NaCl溶液对CLAM钢扩散连接接头应力腐蚀开裂行为的影响。通过光学显微镜对试样的母材和接头处的微观组织进行了观察,并利用扫描电镜对试样断口形貌进行观察与分析,判断试样在不同pH值的3.5 mass%NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性大小。通过观察宏观断口发现:无论在酸性、碱性或中性溶液中,试样均在母材部分断裂,且均出现了不同程度的颈缩现象。SSRT结果以及断口形貌分析结果表明:在室温下,CLAM钢在酸性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较大,其应力腐蚀机理为氢致开裂型;在中性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性居中,其应力腐蚀机理为阳极溶解和氢致开裂共同作用;在碱性溶液中的应力腐蚀开裂敏感性较小。