关于一起主蒸汽管道 (P92) 弯头焊缝热影响区开裂情况的通报
一、概况
2020 年 1 月 7 日下午 14 时 00 分，系统内一台百万机组运行中负荷 796.1MW，主蒸汽压力 21.3Mpa，主蒸汽温度601.4℃，再热蒸汽压力 3.54MPa，再热温度 597℃。维护部人员在锅炉三层工作时发现左侧 主蒸汽管道 A A 弯头保温铝皮处有滴水、并伴有 轻微蒸汽冒出，及时通知有关人员排查，其他人员撤离现场，及时停运机组进行检查。如图 1 所示。
图 图 1 泄漏位置
待常温冷却至许可温度后，扒开保温，发现W4弯头出口焊口H34靠水平段焊接热影响区开裂，长约占管道周长1/3，顺着蒸汽流动方向看在左下6-10点钟位置，如图2所示。
图 图 2 焊接接头开裂情况
二、历史检验及处理情况
该机组 2009 年 11 月份投产，主蒸汽管道规格 ID362×89mm，材料 SA-335 P92， 累计运行近 7 7 万小时。
1. 本次开裂部位
经查该 W4 弯头在 2015 年 4 月金属监督检验中发现存在有 硬度低， 显微组织不合格情况，由于当时因工期和备品等原因无法立即处理，经科研院综合评估后，要求监督运行不超过 1 年。2016 年 3 月，利用机组检修机会切下该弯头、采用 返厂恢复性热处理方案，处理后 重新进行了焊接，焊后检测由广州帕理检测公司开展，当时检测结果全部合格。
本次开裂位置位于 W4 弯头出口焊缝与接头直管侧的 热影响区，外壁面裂纹距离熔合线约 3-5mm 区域扩展，贯穿至内壁面的裂纹位于焊缝熔合线附近，裂纹两侧未见明显塑性变形，具有 脆性开裂特征。对发生裂纹附近位置进行硬度检查，热影响区 HB190，焊缝 HB240，未发现异常。
通过对开裂的焊接接头进行金相检验，其低倍形态见图3 所示，裂纹在焊接接头直管侧焊接热影响区细晶区（FGHAZ）产生并扩展，裂纹尖端圆钝，图 4 为裂纹附近细晶区组织形
态，可见存在大量蠕变孔洞，且合并趋势明显，综合分析此次焊接接头开裂原因为 2 P92 焊接接头细晶区Ⅳ型开裂。
图 图 3 开裂部位低倍形态
图 图 4 裂纹附近蠕变孔洞形态
2. 扩大检查情况
扩大检查情况：立即对该 W4 弯头入口侧 H33 焊缝以及2016 年 进 行 相 同 办 法 处 理 的 主 蒸 汽 管 道 三 通 焊 口（H53-H54-H58），进行磁粉、相控阵、金相、硬度检测。
考虑给煤机平台上方主蒸汽管道受力复杂，同时扩大对弯头 W6 及焊口 H40、H41，弯头 W14 及焊口 H92、H93，弯头
W15 及焊口 H95、H96，弯头 W3 及焊口 H20、H21，三通焊口H111-H112-H117 进行了检查。
本次共对 5 个弯头、两个三通及其 16 道焊口进行了磁粉、相控阵、金相、硬度检测。位置见主蒸汽管道示意图 5。
图 图 5 主蒸汽管道示意图
：
发现问题：经检查又发现了该 W4 弯头入口 H33 以及 W15弯头出口 H96 焊缝（基建焊缝）存在异常，其他部位均正常，两道焊缝异常具体情况如下：
1）经相控阵超声检测发现缺陷反射后，对 H33 焊缝入口侧上熔合线 4-6 点位置（炉后向炉前方向，俯视）进行打磨，在打磨深度 15mm 区域进行表面检测，发现焊口熔合线区域开裂、长度约 70mm。见图 6。
图 图 6 3 H33 焊口熔合线开裂图
2）H96 焊缝介质流向 11 点-2 点范围母材和热影响区硬度普遍低于标准要求，最低点硬度 140HB，H96-4A 位置热影响区细晶区（FGHAZ）组织中马氏体基本分解，少数区域可见马氏体位向，碳化物从基体析出呈聚集形态分布，同时视野中细晶区可见蠕变孔洞及蠕变孔洞串联形成的微裂纹，具备 IV 型开裂早期特征。见图 7。
图 图 7
H96- -0 4A 400 倍及高倍电镜显微组织
三、分析与处理
原因分析：焊接接头主要由焊缝、熔合区、粗晶区、细晶区/过渡区组成。分析本次问题弯头W4的入、出口焊缝H33、H34 的焊接接头，在 2016 年 返修前已累计运行近 6 6 万小时，
母材已经出现劣化， 返修的焊接过程进一步恶化了直管侧原热影响区细晶区的组织形态；同时，该焊接接头所处位置为管系应力集中区域，二者综合作用加速了裂纹的形成并扩展。焊接接头示意如下：
焊缝 热影响区 母材 粗晶区 细晶区 临界区 Ⅰ型开裂 Ⅲ型开裂 Ⅳ型开裂
Ⅱ型开裂 处理情况：本次采取切除热影响区，更换短节的方式进行了处理。1）对弯头（W4）入口焊口（H33）、出口焊口（H34）两侧管段进行更换，切除焊缝热影响区，分别更换直管段长度 800mm。2）对弯头（W15）出口焊口（H96）切除焊缝热影响区，更换直管段长度 1000mm。
四、工作要求
1.各发电企业要切实加强机组运行中的日常巡检和巡查，有条件的在管系结构应力复杂区域加装监控摄像头，发现有滴水、漏汽、保温破损、支吊架等异常现象的应立即停机排查。
2.加强系统内同类型 P91/P92 主蒸汽、再热蒸汽管道及管件、焊缝的排查，明确检查计划、检查方法，评估问题管件、返修焊缝的服役安全性。重点问题要组织专题讨论研究具体技术措施和方案。
3.重点做好检修期间类似部位的金属监督检验工作。采
用磁粉+超声波或超声相控阵检测+金相检验的方法，重点部位为焊接接头细晶区。
对于发现问题的应采取彻底切除热影响区，更换短节的方式进行彻底处理。
4.各发电企业要细致梳理 P91/P92 钢管道焊接接头检验台账，服役时间达到 10 万小时的，应及时组织开展管道及焊接接头服役安全性评估工作，依据评估结果提前制定技改方案。
5.科研院和发电企业要持续跟踪业界对 P92 材料焊接接头蠕变开裂的分析研究。了解、掌握先进、可靠的检验检测方法、评定方式，及时对 P92 材料的管道、弯头、联箱等管件及焊缝开展监督检验。
6.各发电企业要切实加强“四大管道”及机炉外管道的台账及金属监督管理；分子公司要定期进行监督检查、指导把关；统筹做好相关备件的存储或联储组织工作。
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