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分析一则锅炉省煤器钢管焊缝泄漏事故原因

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一则使用我们锅炉省煤器设备客户的事故案例。省煤器钢管焊缝泄漏事故,该事故锅炉是一水泥窑余热锅炉,其使用的省煤器设计额定工作压力为2.5MPa,介质温度225℃,泄漏钢管规格为φ38mm×3.5mm的20钢,该锅炉在运行中的压力、温度与额定值相近。其焊接接头开裂,我们首先需要了解具体事故详情。

分析一则锅炉省煤器钢管焊缝泄漏事故原因

宏观检查焊缝泄露钢管,发现其泄漏位置位于对接焊缝中心,通过内外壁都能看见明显泄漏,泄漏处长度约5㎜,沿焊缝中心纵向分布,内壁泄漏处位于焊缝余高,观察可知泄漏位置内、外壁都不存在涨粗等显著塑性变形。通过金相试样分析可知,钢管泄漏位置为一条宽度约0.3㎜,贯穿内外壁的裂缝,位于焊缝中心位置,其泄漏位置端部呈圆弧形且存在延伸扩展的裂纹。将已经泄漏的钢管沿沿泄漏位置剖开,可见钢管泄漏处原始裂缝几乎贯穿钢管内、外壁,失效钢管的母材组织为铁素体+珠光体。

通过该锅炉省煤器钢管泄漏的具体问题看,其泄漏位置内、外壁不存在塑性变形特征,原始裂缝几乎贯穿钢管内、外,因此可以了解是因为焊缝存在结晶裂纹而导致锅炉工作过程中裂纹穿透,使省煤器钢管泄漏。结晶裂纹属于热裂纹,是焊缝与热影响区冷却到固相线附近的温度区形成的。我们的锅炉省煤器钢管材质为20钢,其是一种低碳钢,含碳量约0.2%,塑性好,自身有良好的焊接性和成熟的焊接工,应用于低压锅炉中比较常见。而失效钢管的焊接是采用钨极氩弧焊工艺,裂纹是焊缝结晶过程中,在固液共存温度下凝固的金属在收缩残液补充不足的情况下,低熔点共晶和杂质沿晶界形成成了拉应力,从而总称开裂……

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