一則使用我們鍋爐省煤器設備客戶的事故案例。省煤器鋼管焊縫泄漏事故,該事故鍋爐是一水泥窯余熱鍋爐,其使用的省煤器設計額定工作壓力為2.5MPa,介質(zhì)溫度225℃,泄漏鋼管規(guī)格為φ38mm×3.5mm的20鋼,該鍋爐在運行中的壓力、溫度與額定值相近。其焊接接頭開裂,我們首先需要了解具體事故詳情。
宏觀檢查焊縫泄露鋼管,發(fā)現(xiàn)其泄漏位置位于對接焊縫中心,通過內(nèi)外壁都能看見明顯泄漏,泄漏處長度約5㎜,沿焊縫中心縱向分布,內(nèi)壁泄漏處位于焊縫余高,觀察可知泄漏位置內(nèi)、外壁都不存在漲粗等顯著塑性變形。通過金相試樣分析可知,鋼管泄漏位置為一條寬度約0.3㎜,貫穿內(nèi)外壁的裂縫,位于焊縫中心位置,其泄漏位置端部呈圓弧形且存在延伸擴展的裂紋。將已經(jīng)泄漏的鋼管沿沿泄漏位置剖開,可見鋼管泄漏處原始裂縫幾乎貫穿鋼管內(nèi)、外壁,失效鋼管的母材組織為鐵素體+珠光體。
通過該鍋爐省煤器鋼管泄漏的具體問題看,其泄漏位置內(nèi)、外壁不存在塑性變形特征,原始裂縫幾乎貫穿鋼管內(nèi)、外,因此可以了解是因為焊縫存在結(jié)晶裂紋而導致鍋爐工作過程中裂紋穿透,使省煤器鋼管泄漏。結(jié)晶裂紋屬于熱裂紋,是焊縫與熱影響區(qū)冷卻到固相線附近的溫度區(qū)形成的。我們的鍋爐省煤器鋼管材質(zhì)為20鋼,其是一種低碳鋼,含碳量約0.2%,塑性好,自身有良好的焊接性和成熟的焊接工,應用于低壓鍋爐中比較常見。而失效鋼管的焊接是采用鎢極氬弧焊工藝,裂紋是焊縫結(jié)晶過程中,在固液共存溫度下凝固的金屬在收縮殘液補充不足的情況下,低熔點共晶和雜質(zhì)沿晶界形成成了拉應力,從而總稱開裂……