某熱電有限公司2號(hào)爐鍋爐型號(hào)為B&WB．1025/17.5-M．亞臨界參數(shù)、一次中間再熱，固態(tài)排渣，單爐膛平衡通風(fēng)，半露天布置，全懸吊結(jié)構(gòu)，單鍋筒自然循環(huán)。其再熱出口管道設(shè)計(jì)材質(zhì)為12CrlMoVG．堵閥設(shè)計(jì)材質(zhì)為15CrlMolV．規(guī)格為Di508×24.8 mm．設(shè)計(jì)壓力為3.82 MPa，額定溫度540℃。2007年12月11日投入運(yùn)行．2009年11月8日發(fā)現(xiàn)其右側(cè)再熱出口管道堵閥附近有漏汽現(xiàn)象，于11月9日凌晨2點(diǎn)停爐，累計(jì)運(yùn)行了14079h。
1、宏觀(guān)檢查
    漏汽部位為右側(cè)再熱出口管道與堵閥后側(cè)焊口，屬裂電建安裝焊口，裂紋位置為整圈焊縫的上方偏左，裂紋沿熔合線(xiàn)開(kāi)裂，裂紋目測(cè)有兩條，一條長(zhǎng)100 mm．一條長(zhǎng)20 mm．兩條裂紋間距約50mm。裂紋表面有氧化，說(shuō)明已裂開(kāi)一段時(shí)間。管道冷卻后對(duì)焊接接頭表面氧化皮進(jìn)行打磨，去除表面氧化皮后，兩條裂紋中間部位顯示出裂紋，兩條裂紋合并成一條裂紋，裂紋長(zhǎng)約270 mm．裂紋沿焊縫管道側(cè)熔合線(xiàn)或熱影響區(qū)發(fā)展，裂紋開(kāi)口較大。對(duì)裂紋進(jìn)行打磨消除時(shí)可以看出裂紋由外壁向內(nèi)壁擴(kuò)展，呈分枝多道并行發(fā)展的形態(tài)，其中主裂紋已貫穿整個(gè)焊縫，裂紋沿坡口方向開(kāi)裂：主裂紋和并行的小裂紋或在近縫區(qū)中擴(kuò)展，或往焊縫擴(kuò)展，富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、資料檢查
    對(duì)電建安裝資料檢查，此焊接接頭熱處理曲線(xiàn)、硬度檢查及無(wú)損檢驗(yàn)報(bào)告符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
    堵閥安裝位置與設(shè)計(jì)不符，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)堵閥距離彎頭5.519m，實(shí)際上堵閥與彎頭直接焊接。堵閥與彎頭直接焊接而未對(duì)支吊架進(jìn)行改造，此焊接接頭應(yīng)力狀況較為復(fù)雜，在焊縫上造成較大的附加應(yīng)力。
3、焊縫的理化分析
    (1)光譜檢查  對(duì)右側(cè)再熱出口管道彎頭、堵閥及其之間的焊縫進(jìn)行半定量分析，光譜檢驗(yàn)結(jié)果中的Cr、Mo、V三種元素含量與設(shè)計(jì)材質(zhì)相符。
(2)硬度檢查  對(duì)右側(cè)再熱出口管道開(kāi)裂的焊接接頭進(jìn)行硬度檢查，結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求；對(duì)右側(cè)其余3道進(jìn)行硬度檢查，結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
  (3)金相分析  對(duì)焊縫金屬及裂紋附近進(jìn)行金相分析，觀(guān)察焊縫處的金相組織為回火貝氏體，組織正常，無(wú)明顯組織老化現(xiàn)象。
  對(duì)主裂紋及其附近區(qū)域進(jìn)行金相觀(guān)察，主裂紋的擴(kuò)展形態(tài)如圖3所示。根據(jù)主裂紋尖端形貌可見(jiàn)裂紋為沿晶開(kāi)裂，裂紋沿過(guò)熱粗晶界面發(fā)展，裂紋內(nèi)充滿(mǎn)腐蝕產(chǎn)物，且有并行的小裂紋在主裂紋附近區(qū)域沿晶擴(kuò)展。主裂紋和小裂紋均有斷續(xù)擴(kuò)展特征。同時(shí)可見(jiàn)微裂紋已經(jīng)在晶界萌生。
    (4)電鏡分析  對(duì)主裂紋尖端進(jìn)行掃描電鏡觀(guān)察可見(jiàn)，主裂紋尖端存在裂紋分支（圖4所示）。根據(jù)圖5可見(jiàn)，在裂紋擴(kuò)展前沿分布著大量孔洞沿晶界分布，部分區(qū)域已連通為斷續(xù)的晶界微裂紋，其方向基本與大裂紋發(fā)展方向一致；在三叉交界處，裂紋呈楔形開(kāi)裂形態(tài)，微裂紋相互之間尚未連接。
4、裂紋原因分析
    該裂紋是設(shè)備在高溫運(yùn)行后產(chǎn)生，因此可以排除熱裂紋；裂紋產(chǎn)生的位置是爐外，不存在高溫過(guò)熱。不可能是過(guò)熱開(kāi)裂；運(yùn)行時(shí)間短，不存在長(zhǎng)期疲勞載荷，也不存在劇烈載荷變化，也不是蠕變和疲勞裂紋；裂紋沿熔合線(xiàn)開(kāi)裂與裂紋完全沿晶開(kāi)裂，可以排除冷裂紋。裂紋為沿晶開(kāi)裂，裂紋位于焊縫熔合線(xiàn)附近的粗晶區(qū)內(nèi)，且有并行的小裂紋在主裂紋附近沿晶擴(kuò)展。從裂紋的產(chǎn)生部位、擴(kuò)展類(lèi)型、金相和掃描電鏡形貌等宏觀(guān)和微觀(guān)特征判斷，該裂紋具備再熱裂紋的典型特征。
    根據(jù)再熱裂紋的蠕變斷裂理論，在再熱過(guò)程中將發(fā)生應(yīng)力松馳，隨著應(yīng)力的降低伴隨有蠕變現(xiàn)象。在應(yīng)力和溫度的作用下，點(diǎn)陣空位能夠運(yùn)動(dòng)，當(dāng)空位聚集到與應(yīng)力方向垂直的晶界上達(dá)到足夠的數(shù)目時(shí)，晶界的結(jié)合力遭到破壞而產(chǎn)生空洞。在應(yīng)力的作用下，它們繼續(xù)擴(kuò)大形成裂紋沿晶界開(kāi)裂。
    12CrlMoVG由于含有V這種強(qiáng)彌散強(qiáng)化元素，有再熱裂紋的傾向。開(kāi)裂焊縫處于管道彎頭的變向處，且與閥門(mén)直接焊接，裂紋處于焊縫焊趾處，受力情況復(fù)雜，存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。產(chǎn)生裂紋的焊縫工作溫度約540℃，在易產(chǎn)生再熱裂紋的溫度范圍內(nèi)。再熱裂紋產(chǎn)生的三個(gè)前提條件：再熱裂紋敏感材料、較大的應(yīng)力、加熱到敏感溫度，此處裂紋全都具備了。
5、建議
    在不改變?cè)贌峁艿赖牟牧霞斑\(yùn)行參數(shù)的情況下，防止再熱裂紋的產(chǎn)生方法就只有減小應(yīng)力，做好鍋爐管道支吊架和膨脹情況的檢查分析，盡量減小焊接接頭的工作應(yīng)力；通過(guò)預(yù)熱、降低焊接線(xiàn)能量和控制層間溫度以減小焊接殘余應(yīng)力；對(duì)焊縫成形不理想或存在缺陷的部位進(jìn)行修補(bǔ)，降低峰值應(yīng)力。通過(guò)以上三方面措施，并在以后的檢修中對(duì)類(lèi)似焊口進(jìn)行重點(diǎn)檢查，可以有效的防止裂紋產(chǎn)生。