热交换器不锈钢管泄漏原因分析

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（）中图分类号：Ｋ１７２．４文献标志码：００１０１２２０１６０６４１５７ＴＢ文章编号：１４００－－－
ＲｅａｓｏｎｓＡｎａｌｓｉｓｏｎＬｅａｋａｅｏｆＨｅａｔＥｘｃｈａｎｅｒＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＴｕｂｅｓｙｇｇ
收稿日期：０１５７５２０１－－）基金项目：上海市科委自然基金资助项目（２ＺＲ１４０９７００１，作者简介：男，教授级高工，巴发海（博士，主要从事失９６６－）１效分析、产品质量鉴定以及３Ｄ打印金属材料的持久蠕变等方面的研究工作，ｂａｆａｈａｉ６３．ｃｏｍ。＠１
；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｆａｔｉｕｅｃｒａｃｋｉｎｃｒａｃｋｉｎｇｇｇ
简称高加）热某项目６号机组３号高压加热器（交换器ＴＰ３０４不锈钢换热管在服役过程中发生泄压力漏。该高加设计工况如下：度１４３ＭＰａ８３．８ ℃，２．。换热管参数如下：给水压力约３１５．９ ℃，１ＭＰａ２）ｍｍ，外径（６±０．１１～２０，６８～７０排壁厚为１７５ｍｍ，其余为２．５ｍｍ。遮热板钻孔尺寸２．）ｍｍ。６．４±０．１１（
ｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｅａｋａｅｏｆｔｈｅｅｘｃｈａｎｅｒｔｕｂｅｓｏｆｕｎｉｔ３ｈｉｈｒｅｓｓｕｒｅｈｅａｔｅｒＮｏ．６ｇｒｏｕｇｇｇｇｐｐｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｃｒｅｖｉｃｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｆｃｈｌｏｒｉｄｅｉｏｎｓａｎｄｏｘｅｎｃａｕｓｅｄｂｉｔｔｉｎｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｈｅａｔｅｘｃｈａｎｅｒｔｕｂｅｓｗａｓｍａｉｎｌｙｇｙｐｇｇｙ）ｗａｌｌｏｆｓｈｉｅｌｄｓａｎｄｔｈｅｏｕｔｅｒｓｔａｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｎｎｅｒｄｒｉｌｌｉｎａｎｄｓｔｏｉｎｒｕｎｎｉｎｉｎｔｈｅｍｅｄｉａ（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅｗａｔｅｒｄｕｒｉｎｇｇｐｐｇｇｇ，ｗｗａｌｌｏｆｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｔｕｂｅｓｈｉｃｈｄｅｓｔｒｏｅｄｔｈｅｔｕｂｅｓｕｒｆａｃｅａｓｓｉｖａｔｉｏｎｆｉｌｍａｎｄｆｏｒｍｅｄｉｔｓ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓｒａｄｕａｌｌ－ｙｐｐｇｙ，，ａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｏｒｒｏｓｉｏｎｃｒａｃｋｉｎｒｏａａｔｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｓｔｒｅｓｓｓｈｏｃｋｓｔｒｅｓｓａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓａｎｄｆｉｎａｌｌｇｐｐｇｙ，ｈａｅｎｅｄｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｔｈｅｌｅａｋａｅｏｆｔｈｅｔｕｂｅｓ．ｖｉｂｒａｔｉｏｎｆａｔｉｕｅｃｒａｃｋｉｎｐｐｇｇｇ
，ＡＦａａｉＸＵＥＹｕＢｈ－（，）ＳｈａｎｈａｉＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｈａｎｈａｉ２００４３７，Ｃｈｉｎａｇｇ
２理化检验
２．１宏观检验肉眼观察发现，换热管泄漏开裂位置发生在过热蒸汽段遮热板部位，该遮热板处失效管外圆表面颜色发暗，可见显著的暗红色铁锈和局部发亮的损伤痕迹，有明显的氧化腐蚀痕迹。该段长度１５～略长于遮热板厚度。除泄漏裂口外，失效管２０ｍｍ，外圆圆周表面还存在大量近似平行于裂口的小裂纹，如图１所示。
：，，，ｍｂｓｔｒａｃｔＡＢｍｔｅｓｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅａｎｓｏｆｍａｃｒｏｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｓｉｓｅｃｈａｎｉｃａｌｒｏｅｒｔｙｐｙｐｐｙ，，，ｓｅｃｔｒｕｍａｎａｌｓｉｓａｎｄｍｅｔａｌｌｏｒａｈｉｃｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｔｈｅｌｅａｋａｅｒｅａｓｏｎｓｏｆｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｈｅａｔｔｅｓｔｆｒａｃｔｕｒｅａｎａｌｓｉｓｅｎｅｒｐｙｇｐｇｙｇｙ
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１机组运行情况
该项目共５台机组，５，６，７，８，９号机组到现场时间、充氮压力、打开接管时间及投用时间见表１。目前５号和６号机组的３号高加均发生泄漏，
表１５～９号机组服役时间和参数Ｔｔｉｍｅａｎｄａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｕｎｉｔ５－９ａｂ．１Ｓｅｒｖｉｎｐｇ
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等：热交换器不锈钢管泄漏原因分析巴发海，但漏管情况不相同；９号机组暂无漏管。其中６７号机组３号高加自２０１１年６月３日首次投入使用，其凝汽器在后，共投、退８次，累计运行５３６ｈ０１１年１０月１９日９：００发生泄漏至１１：１５停机，２高加解列。
机组及高加编号５号机组３号高加６号机组３号高加７号机组３号高加８号机组３号高加９号机组３号高加到现场时间００９年１１月２２日２０１０年３月９日２０１０年６月２６日２０１０年１１月１０日２０１１年１月２８日２（汽侧／水侧）充氮压力／ＭＰａ／０．０３０．０４／０．０３０．０３／０．０３０．０４／０．０４０．０２／０．０３０．０２接管时间２０１０年２月１５日２０１０年４月２０日２０１０年８月２１日２０１１年１月２８日２０１１年４月２９日投用时间２０１０年１２月２３日２０１１年６月３日２０１１年１０月３日２０１１年３月１５日２０１１年７月９日
该６号机组３号高加由过热段、凝结段和疏水冷却段３段组成。其中，过热段是利用从汽轮机抽出的过热蒸汽的一部分显热来提高给水温度，位于给水出口流程侧，并有包壳板密闭；凝结段是利用蒸汽的凝结能加热给水，这是加热器的主要传热部分，凝结段遮热板采用大隔板，起支撑传热管的作用，防止管系振动；疏水冷却段是将在加热器中凝结的疏水加热进入的给水，提高给水温度。高压加热器是在高温、高压环境下运行，一旦其出现故障，会严重影响电厂的安全、经济运行。笔者通过多种理化分析手段对该高压加热器热交换器换热管发生泄漏的原因进行了失效分析，以便采取措施避免类似失效的再发生。
图２图１中裂纹切开后的形貌：ＦｏｆｃｒａｃｋｓｉｎＦｉ．１ａｆｔｅｒｃｕｔｔｉｎｉ．２Ｔｈｅｍｏｒｈｏｌｏｇｇｇｐｇｙ（）；（）ａｏｕｔｅｒｗａｌｌｎｎｅｒｗａｌｌｂｉ图１失效管开裂处宏观形貌Ｆｚｏｎｅｏｆｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｉｅｉ．１Ｍａｃｒｏｍｏｒｈｏｌｏｏｆｃｒａｃｋｉｎｐｐｇｇｐｇｙ
：／ＯＩ１０．１１９７３ｌｈｌ２０１６０６０１３Ｄ－ｗｊｙ
热交换器不锈钢管泄漏原因分析
巴发海，薛宇
）（上海材料研究所，上海２００４３７
化学成分分析、力学性能试验、腐蚀试验、断口分析、能谱分析以及金相通过宏观检验、摘要：检验等手段对某项目６号机组３号高压加热器热交换器换热管发生泄漏的原因进行了分析。结果，在遮表明：该热交换器不锈钢管发生泄漏失效主要是因为介质中存在氯和氧元素（启停机凝结水）热板钻孔内壁和失效管外壁之间产生点蚀和缝隙腐蚀，破坏了换热管表面的钝化膜并形成点蚀坑，（在热应力、孔）冲击应力和振动应力作用下逐渐萌生微裂纹，最终发生应力腐蚀开裂和振动疲劳开裂，并导致泄漏。泄漏；失效分析；点蚀；缝隙腐蚀；应力腐蚀开裂；振动疲劳开裂热交换器；关键词：