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凝汽器鈦管斷裂性質分析

   2015-12-26 IP屬地 陜西6350
  鈦管的化學成分、拉伸性能均符合ASTMB338標準中對相應等級的管的要求,壓扁、反向壓扁和擴口試驗后均無肉眼可見裂紋,滿足標準要求。
  斷裂鈦管試樣母材、焊縫及熱影響區金相組織照片,從金相檢驗照片可以看出,鈦管母材的金相組織為細小的等軸a相,焊縫的金相組織為鑄態片狀+少量針狀a相,焊縫及熱影響區均未見缺陷。未碰磨處內外壁均較為平整光滑,未見裂紋及腐蝕痕跡。磨損處的減薄百分比約為8.74%。
  從掃描電鏡照片可以看出,鈦管斷口宏觀上較為平整,沒有明顯的塑性變形,斷面各位置微觀上可見明顯的疲勞輝紋,疲勞輝紋的擴展方向表明,裂紋源位于②和③位置之間。斷口處及長管中段外表面碰磨痕跡形貌相似,均為環向磨痕,斷口處外表面碰磨痕跡位于斷口觀察位置的②和③位置之間,與裂紋源位置一致。
  綜上檢驗結果分析,凝汽器鈦管化學成分、拉伸、壓扁、反向壓扁及擴口性能均滿足ASTMB338標準的相關要求,母材及焊縫金相組織均未見異常,表明鈦管材質滿足標準要求。
  發生斷裂的凝汽器鈦管位于凝汽器管束的最外層,該位置為蒸汽沖擊振動最為嚴重的地方。根據現場反饋的碰磨情況來看,第一層鈦管層間碰磨較嚴重,第一層與第二層鈦管間存在碰磨,但相對較輕,第二層與第三層鈦管間未發現碰磨痕跡,這也反映了發生斷裂的最外層管束振動最為嚴重。
  鈦管斷裂斷口宏觀上為脆性斷口,微觀上可見明顯的疲勞輝紋,表明鈦管的斷裂性質為疲勞斷裂。在斷口處的外表面存在較為嚴重的碰磨痕跡,而鈦管本身壁厚較薄,在碰磨處易產生應力集中,導致裂紋的萌生。在凝汽器的運行過程中,受變工況蒸汽沖擊振動的作用下,裂紋發生疲勞擴展,最終導致斷裂失效。
  通過對凝汽器鈦管的宏觀檢查、理化性能檢測及微觀分析發現,鈦管在沖擊振結果是否符合要求。
  井口回壓結果符合要求的集輸管線流程管徑選定后需要根據pipesim模擬出的流速結果進行流速分析,并校核此集輸方案下在含水率0%情況下的井口回壓結果和管線流速結果。
  按照經驗選擇其他集輸管網布置方案,重復步驟1?5,通過工程量經濟對比及分析集輸管網方案工藝性優缺點確定更優的集輸管網方案;
  為了電廠運行穩定安全,預防類似事故的再次發生,建議:
  (1)對凝汽器鈦管進行普查,排除鈦管存在摩擦損傷等表面缺陷;
  (2)對凝汽器鈦管間加裝防振條;
  (3)凝汽器運行前排空水室頂部的空氣,減少啟動階段蒸汽的沖擊振動;
  (4)加強凝汽器的穩定運行控制,減少變工況運行。
 
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