关于某电厂汽轮机套装油管与顶轴供油管焊接热影响区开裂泄漏事件的通报

近期，公司某电厂660MW机组在运行中，发生一起汽机顶轴油管漏油事件，为避免该类事件的再发生，强化汽机、金属技术监督管理，现将有关事宜通报如下：

一、事件经过

2021年1月3日，某厂2号机组负荷367MW，运行中发现主机回油管道处有呲油点，主油箱油位下降较快，由-35mm降至-130mm，检查确认泄漏处无法隔离，申请调度停机消缺。经检查发现汽轮机组8瓦顶轴油供油管路与套装油管连接处焊缝热影响区开裂，造成泄漏。详见图1。

图1：套装油管与顶轴油供油管连接角焊缝热影响区（HAZ）裂纹

二、原因分析

1、顶轴油供油管道规格：Φ20×2.5；材质：TP304H，额定压力：16MPa，8号瓦正常顶起油压为13MPa，泄漏时的回油压力为3-4MPa。厂家使用焊材为E308-16(AWS A5.5)、ER308H(AWS A5.28)，焊口形式为插入式角焊缝，套装油管端部壁厚6.0mm，材质为304类不锈钢，此焊口为汽轮机厂家焊口。

2、通过对焊口裂纹形态分析：裂纹呈环状开裂，开裂长度为圆周的1/2，距焊缝边缘5mm，裂纹位于焊缝的热影响区（HAZ）处；且该处为顶轴油供油管与套装油管连接处，属应力集中部位；8瓦顶轴油供油管系没有设计支吊架。

3、热影响区又称近缝区，该区域的母材金属受到焊接热过程的作用和影响，在组织和性能上发生了变化，为组织不稳定区，可产生粗晶脆化组织，该区域材料性能远低于母材性能；管子规格为Φ20mm，套装油管Φ219mm，连接“长细比”大，为应力集中区；供油管道没有设计支吊架，在运行中，产生振动、摆动等，其附加应力作用在应力集中区。

初步分析裂纹为：焊接热影响区+应力集中区+管系振动，产生的低周疲劳裂纹。

三、处理结果

1、将8号瓦顶轴油供油管道泄漏处进行焊接，焊接方法：SMAW，焊条：E308-15，Φ2.5，焊后立即喷水降温，做防火、防爆措施，焊后经PT检验合格。

2、将8号瓦顶轴油供油管道和7号瓦顶轴油供油管道外部加装长150mm套管（附图2），做补强处理。

四、防范措施

1、检查套装油管与油管连接处角焊缝，采用PT或VT方式，若发现有表面开口型缺陷，应加强运行监督，并做好事故预想；利用停机机会对缺陷进行打磨处理，若打磨后管子剩余壁厚不满足最小取用壁厚，可进行补焊或加强处理。

2、重点检查套装油管与管路的焊接结构，尽量避免把焊缝（含HAZ）布置在应力集中区域（危险截面）上。如发现此类结构，判定为不合理焊接结构，应采取结构补强或更改焊接结构措施。

3、对采用插入式角焊缝结构，应改为加强接管座形式对焊缝区域进行补强。

4、检查管系支吊架，对无支吊架的管系进行加装或补充，对部分振动大的管道加装阻尼套管，减缓振动幅度和频率，保证管道系统振动或摆动在设计允许范围内，避免附加应力在应力集中区域叠加，产生低周疲劳断裂。

5、提高对高压油管道的无损探伤检查比例。按照能集团《火力发电厂燃煤机组金属监督标准》要求：油管道的安装焊缝应确保焊透，安装焊缝应依据DL/T821进行100%的射线检测。目前，大部分基建项目未按照此要求进行无损探伤检测，而采用DL/T869《火力发电厂焊接技术规程要求》进行，检测比例仅为50%。

6、规范油管路焊接工艺

油管路（材料多为304不锈钢）焊接方式宜采用氩弧焊或氩弧焊打底+电弧焊填充工艺，焊接过程宜采用小规范焊接参数进行施焊，背部充氩，覆盖湿布或喷水冷却，焊口周围25mm油污清理干净，双面氩气保护，焊缝层间温度控制在200℃以下，避免高温聚碳产生晶间裂纹，焊接时应避免焊缝熔池偏小，影响焊接强度，产生渗漏，同时，应做好防火、防爆有关措施。

图2：修复后加装套管的顶轴油供油管路