核电厂管道及焊接接头失效案例综述

通过收集近年来发生的200多起核电设备失效案例并整理分析,对核电设备失效的基本现状进行统计归纳,主要针对碳钢、不锈钢管道及焊接接头进行失效模式、原因、机理的统计分析。从整体的失效情况来看,腐蚀失效是核电站主要设备比较突出的失效问题;核电管道约80％的失效形式是局部腐蚀和振动疲劳,核岛、常规岛和海水系统的碳钢与不锈钢管道因材质、作用等差异,失效的具体形式也有所不同;应力腐蚀开裂是焊接接头的主要失效形式。     

LNG卸料臂焊接接头失效分析

文中介绍了材料为A350 LF2的液化天然气卸料臂焊接接头多处位置在使用后出现损坏、失效问题的失效分析过程。通过金相分析、扫描电镜、化学成分和力学分析对其进行检测分析,结果表明：焊缝焊接质量满足WPS WLS 0089 Fillet中规定的ASME IX—2021标准要求;失效件的母材和焊缝化学成分、拉伸性能均满足EN 10225-2—2004要求;焊接接头的金相组织未见异常;微观断口分析在裂纹启裂和扩展的不同位置均发现大量连续分布的韧窝,体现出典型的塑性断裂特征,判定失效基本原因是焊缝发生局部塑性破坏,承受超过极限设计工况的载荷导致拉伸过载失效。     

9Cr1MoVNbN/12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头的力学性能及界面失效行为研究

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟工况、高温持久、常温力学性能试验研究了不同焊缝强度匹配条件下,马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB焊接接头的力学性能、高温强度、蠕变损伤及界面破坏特征。研究结果表明;焊前预热250℃,焊后回火750℃×1h条件下,加速模拟运行500h,1000h,1500h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤较严重,力学性能下降明显,失效倾向较大;而中匹配接头的蠕变损伤及失效倾向较小。中匹配与低匹配接头的持久强度比较接近;高匹配接头的持久强度最低。因此,对于9Cr1MoVNbN/12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头采用中匹配比较合适。     

奥氏体耐热钢焊接接头的无损检测工艺

针对SA213-TP304H奥氏体对耐热钢容易产生焊接热裂纹及其焊接接头耐蚀性的特点，分析了SA213-TP304H奥氏体耐热钢容易产生焊热裂纹、晶间腐蚀及应力腐蚀开裂的原因，制订了射线探伤（主要检查焊接接头内部缺陷） 渗透探伤（检查焊接接头及近焊接接头区裂纹）的无损检测工艺，并付诸于实施，取得了良好的效果，防止了裂纹等危害性缺陷的漏检，确保了热段再热器SA213-TP304H奥氏体耐热钢焊接接头的焊接质量。     

锅炉进水管与套管焊接接头的应力腐蚀

本文对锅炉进水管与套管焊接接头腐蚀的原因进行了初步分析，指出其主要原因是ＡＰＣ类型的应力腐蚀，并从锅炉进水管与套管焊接接头的整体结构和焊接工艺两方面提出了改进的意见。     

焊接工艺参数对珠光体耐热钢接头韧性影响的分析

根据对15CrMoR珠光体耐热钢的焊接性能试验中发生的接头冲击韧性值下降,且大大低于标准规定的最低值现象,从理论上对所用的焊接材料和所选的焊接工艺及其措施进行分析,查找原因。经反复试验,结果认为,影响珠光体耐热钢焊接接头冲击韧性的主要因素是焊接工艺不当。为此,我们对工艺参数进行了调整,重新进行试验,获得了满意的结果。     

马氏体和奥氏体不锈钢TIG焊端接接头失效分析

针对船舶设备采用的马氏体和奥氏体不锈钢钨极氩弧焊焊接接头的泄漏问题,采用光学显微镜和扫描电镜观察、显微硬度测定等方法,分析了1Cr17Ni2马氏体不锈钢和1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊接接头各个区域的组织变化和硬度分布.结果表明,在1Cr17Ni2一侧的热影响区紧邻焊缝部位,铁素体受热作用明显长大,显微硬度较低,在热影响区的较高温度区,快冷得到高硬度马氏体,该区断口呈典型的解理与准解理脆性断口,成为焊接接头的薄弱地带,容易产生裂纹导致泄漏.还分析了接头失效的其它原因并提出了改进措施.     

钢厂组焊氧气球罐焊接接头的失效与防范

组焊氧气球罐存在大量的焊接接头。焊接接头的质量影响着组焊氧球罐的安全。针对组焊氧球罐所使用的低合金高强度钢,分析了组焊氧球罐焊接接头质量的设计、制造和操作因素以及相应的防护措施。     

马氏体/贝氏体耐热钢焊接接头的界面蠕变损伤行为

采用脉冲氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久实验研究了不同焊缝蠕变强度匹配条件下马氏体耐热钢9Cr1MoVNbN与贝氏体耐热钢12Cr2MoWVTiB异种钢焊接接头的高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征.研究结果表明,焊前523 K预热、焊后1023 K×1 h回火条件下,接头的力学性能优异.加速模拟运行500,1000和1500 h后低匹配焊接接头的界面蠕变损伤最严重,发生了界面蠕变断裂,早期失效倾向较大;中匹配接头的蠕变损伤最小,仅发现个别孤立蠕变孔洞,早期失效倾向最小,中匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)与低匹配接头比较接近;高匹配接头在923 K下的持久强度(σ105)最低,蠕变孔洞几乎连成裂纹,蠕变损伤和早期失效较大.因此,对于上述异种钢焊接接头采用中匹配焊缝较为合理.     

马氏体/珠光体异种耐热钢焊接接头蠕变失效数值模拟

采用有限元方法对马氏体/珠光体异种耐热钢接头在560℃条件下,外加轴向应力水平分别为100,120和140 MPa时界面附近的最大主应力、Von Mises等效应力进行了数值模拟,通过恒应力加速蠕变试验对模拟结果进行了验证.结果表明,对于低匹配接头,焊缝/低强母材界面附近最大主应力很高,蠕变孔洞易于在焊缝/低强母材界面处形成,随着外加应力水平的提高,焊缝/低强母材界面附近最大主应力升高较快,但VonMises等效应力较低,孔洞不易扩张.加速模拟试验后界面的蠕变损伤较轻,晶界仅存在少量分散蠕变孔洞,失效倾向较小.对于高匹配接头,焊缝/低强母材界面的最大主应力数值大,界面附近的Von Mises等效应力很高,孔洞易于形核、扩张.加速模拟运行后,高匹配接头中焊缝/12Cr1MoV界面的蠕变损伤及失效倾向大,发生了界面蠕变断裂.因此,对于马氏体/珠光体异种耐热钢接头,采用低匹配焊缝较高匹配合理.     

Cryo—Cracking方法及其在焊接接头蠕变断裂失效分析中的应用

介绍了Cryo-Cracking方法及其在分析和评定高温下和长期服役的焊管焊接接头蠕变失效中的应用特点,这种方法使用的试样易于截取,制样工艺过程简单,对制样者的技艺无特殊要求,不易产生因试样的制备而引起的误解,通过扫描电镜断口形貌的分析,结合金相定量分析方法,从分析断口的二维图象获得的数据,可以定量地反映在役构件蠕变失效的程度。实践表明,Cryo-Cracking方法是一种简单实用的焊接接头蠕变失效分析方法。     

贯流锅炉集箱T型接头焊接工艺探究

通过采用不同的焊接方法对贯流锅炉集箱T型接头进行焊接工艺试验,对比分析了各种焊接工艺下的焊接质量、生产效率以及其操作方便性,最终选定了其较适宜的焊接方法.     

核电站核岛主蒸汽管道安装焊接缺陷分析及返修技术

核电站核岛主蒸汽管道材质为合金钢,直径及壁厚较大,设计空间位置较为复杂,需要在较高的预热温度和保温状态下安装焊接。无论是早期采用手工焊,还是近年来逐渐采用自动焊,核岛主蒸汽管道的焊接缺陷及返修仍然是无法避免的问题。文中结合工程实例,对核电站核岛主蒸汽管道常见的焊接缺陷及产生原因进行分析,详细描述焊接缺陷返修工艺技术,为后续核电工程安装主蒸汽管道焊接及返修提供借鉴。     

变径焊接接头的焊接质量事故分析

通过对3种变径接头上破裂事故的典型实例分析，指出其事故根源均因应力集中和伴随的应力腐蚀所致，只要降低或消除变径接头的应力集中系数，在烛接质量合格的条件下，即可杜绝此类事故的发生。     

P91主蒸汽管道焊接接头的蠕变特性和寿命估算

对P91钢母材和焊接接头进行持久试验，研究P91钢的蠕变特性，采用等温线法和L-M参数法对持久强度进行外推，进而对P91钢制主蒸汽管道的蠕变寿命进行估算。     

某油井管线焊接接头腐蚀失效机理分析

某油井井口管线安装并投入使用3年的焊接接头附近发生严重腐蚀和局部泄漏。宏观检测结果显示焊缝熔合线泄漏点长42 mm、宽2 mm,焊缝110 mm处存在?5 mm的圆形穿孔,XRD分析结果显示腐蚀产物主要为FeCO₃,电化学分析结果显示熔合线部位材料自腐蚀电位最负,为-712 mV,直管段、弯管及焊缝区存在一定的电位差,在腐蚀介质中形成宏观电池,电化学活性较高的部分易发生腐蚀。直管侧焊缝沟槽腐蚀敏感系数为2.17,弯管侧焊缝沟槽腐蚀敏感系数为1.65,均>1.3,属于对沟槽腐蚀敏感的焊缝。     

热网管道焊接接头局部渗透裂纹分析和修复

某电厂外部热网管道安装后 ,在试运行中发现个别Π形补偿器弯头与主管的横焊缝及直管段的全位置焊缝产生焊缝中心线的局部渗透裂纹 (图 1) ,被迫停炉捡修。该管道规格为4 80ｍｍ× 10ｍｍ ,长 80 0ｍ ,材质为 2 0钢。介质为蒸汽 ,管子标高 6～ 8ｍ ,坡度为 0 .0 0 2。空中有管道支架敷设。工作压力为 1.6 7ＭＰａ,试验压力为 2 .1ＭＰａ,无损检测为Ｘ光射线 ,检测 15 %焊接接头 3级片为合格。图 1　缺陷示意图1　缺陷分析从工艺上看 ,采取了用ＴＩＧ焊进行管子打底 ,中间层和盖面层用手弧焊的焊接方法进行焊接是合理的 ,但仍出现焊接裂纹 …     

锅炉汽包的焊接裂纹成因分析及返修

结合4^#锅炉汽包检测实例，分析了汽包焊接裂纹成因并提出返修方案。     

电站锅炉SA335-P91钢焊接接头的超声检测

SA335-P91钢是美国于20世纪70年代末开发的一种改良的9Cr-1Mo钢,在原9Cr-1Mo马氏体钢中加入V,Nb等合金元素得到的新型马氏体耐热钢,以其热膨胀系数,弹性模量、蠕变性能以及抗氧化性等多方面的优点在许多国家的电站主蒸汽管道中得以广泛应用。P91钢焊接接头中常见的缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等,与普通钢焊接接头类似。但由于SA335-P91钢的组织和声学特性等与普通碳素钢存在差异,因此进行超声检测时务必要考虑这种差异。1P91钢中的横波声速和K值在20℃时,P91钢的弹性模量E=218GPa,密度ρ=7.78t/m3,泊松比取δ=0.29,可得…