EH油管道泄漏典型案例分析及防范措施

1、EH油管道泄漏典型案例分析及防范措施EH油管道泄漏典型案例分析及防范措施導(dǎo)讀這篇文章從材料質(zhì)量、焊接質(zhì)量、運(yùn)行疲勞、金屬腐蝕 等4個(gè)方而對(duì)EH油系統(tǒng)管理泄漏的常見(jiàn)原因進(jìn)行了分析。關(guān)于這些, 最后一個(gè)金屬腐蝕最容易被大家忽略，一般說(shuō)腐蝕，目光會(huì)放在伺服 閥上，而對(duì)于EH油管路的腐蝕不太注意。本文給出了一個(gè)EH油管 路因腐蝕而泄漏的實(shí)例，也給大家敲響了一個(gè)警鐘：EH油系統(tǒng)的腐 蝕是普遍存在的，是雙向的，油可以腐蝕管子，管子質(zhì)量不好，也能 污染油；其實(shí)，很多時(shí)間，在EH油管路與保溫結(jié)合處、與金屬支架 結(jié)合處，在靠近油動(dòng)機(jī)溫度較高處，都可能會(huì)加劇腐蝕。摘要：汽輪機(jī)EH油系統(tǒng)管道連接供油系統(tǒng)、危急遮斷系

2、統(tǒng)與執(zhí) 行機(jī)構(gòu)構(gòu)成整個(gè)回路，其作為油介質(zhì)的傳輸通道，一旦發(fā)生泄漏， 將直接造成發(fā)電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，讓企業(yè)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì) 效益損失。針對(duì)某集團(tuán)公司近期火電機(jī)組發(fā)生的多起EH油管道泄漏 案例，從金屬材料角度概括了 EH油管道常見(jiàn)的幾類失效機(jī)制，并結(jié) 合每個(gè)典型案例，對(duì)失效分析過(guò)程及要點(diǎn)做了簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)從技術(shù) 監(jiān)督角度提出了治理和防范措施，具體到相應(yīng)的檢查方法和檢查內(nèi) 容，切合現(xiàn)場(chǎng)，以供借鑒。引言。汽輪機(jī)EH油系統(tǒng)作為機(jī)組重要的調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)，其可靠 性直接關(guān)系到機(jī)組的正常調(diào)節(jié)運(yùn)行，極端情況下會(huì)影響電廠主設(shè)備及 全廠的重大安全，甚至造成發(fā)電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)1-4o油系統(tǒng)管道連 接供油系統(tǒng)、危

3、急遮斷系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)成回路，其作為油介質(zhì)的 傳輸通道，直接關(guān)系到EH油系統(tǒng)中油介質(zhì)的流通傳遞，一旦油系統(tǒng) 管道發(fā)生泄漏，將直接造成發(fā)電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，讓企業(yè)蒙受巨大的 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益損失。EH油管道主要采用不銹鋼材質(zhì)(0Crl8Ni9x lCrl8Ni9Ti等)，外徑 較小，一般在F14F32 mm,管壁厚度為24 mm,正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)壓 力一般在14.5 MPa左右,最高可達(dá)16 MPa,由于EH油管道管徑小、 壁薄、工作壓力高，對(duì)管子材質(zhì)質(zhì)量、焊接質(zhì)量及結(jié)構(gòu)布置要求比較 高。EH油管道受機(jī)組振動(dòng)、管夾固定不良以及壓力油波動(dòng)等因素影 響，會(huì)產(chǎn)生頻繁的振動(dòng)現(xiàn)象，加之在基建階段EH油管道

4、穿越空間大、 走向復(fù)雜、不便排查的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下了隱患。近期，某集團(tuán)公司發(fā)電企業(yè)發(fā)生了多起EH油管道破裂泄漏導(dǎo)致 機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)事件，木文結(jié)合這幾起典型案例，總結(jié)概括了 EH油 管道常見(jiàn)的幾類失效機(jī)制，主要有材質(zhì)質(zhì)量缺陷、焊接質(zhì)量缺陷、疲 勞斷裂以及腐蝕等，并結(jié)合每個(gè)典型案例，簡(jiǎn)單介紹了其失效分析過(guò) 程及要點(diǎn)，重點(diǎn)從技術(shù)監(jiān)督角度提岀治理和防范措施，治理和防范措 施具體到相應(yīng)的檢查方法和檢查內(nèi)容，切合現(xiàn)場(chǎng)，以供參考。1、材質(zhì)質(zhì)量缺陷。材質(zhì)質(zhì)量缺陷是指金屬材料在初始狀態(tài)下其 自身存在的原始缺陷，主要包括錯(cuò)用材料以及加工制造缺陷等5-6o 對(duì)于在役機(jī)組，由于檢驗(yàn)工作量大、而廣，檢驗(yàn)方

5、法針對(duì)性不強(qiáng)等因 素，找出材質(zhì)質(zhì)量缺陷的難度很大，特別是加工制造類缺陷，通過(guò)常 規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)檢測(cè)手段更加難以發(fā)現(xiàn)，因此，建議利用檢修期，制定 動(dòng)態(tài)的隱患排查計(jì)劃，采取多種檢驗(yàn)手段相結(jié)合的方式，包括取樣進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)室分析，排查加工制造類缺陷隱患。對(duì)于錯(cuò)用材料的情況，可 利用光譜分析儀進(jìn)行排查。另外，最好能夠在基建期間嚴(yán)把安裝前質(zhì) 量的檢驗(yàn)檢測(cè)工作，關(guān)口前移，保證機(jī)組不“帶病”運(yùn)行，同時(shí)，加 強(qiáng)材料的入庫(kù)驗(yàn)收、保管、領(lǐng)用的監(jiān)督管理，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)7-9要求, 切實(shí)做好材料的檢驗(yàn)檢測(cè)。2017年9月24日某電廠2號(hào)機(jī)組(600 MW)發(fā)生EH油管泄 漏，位于彎管處中性面位置，呈縱向開(kāi)裂。油管道規(guī)格為F1

6、6X2mm, 材質(zhì)為0Crl8Ni9不銹鋼管。首先進(jìn)行了化學(xué)成分分析，成分無(wú)異常, 外觀檢查，發(fā)現(xiàn)彎管內(nèi)、外表而有多處明顯制造劃痕，部分劃痕縱向 延伸至整個(gè)管件。微觀組織分析組織正常，為正常奧氏體組織，未見(jiàn) 晶間腐蝕裂紋，但存在大量帶狀缺陷，在服役過(guò)程中，這些帶狀組織 缺陷易成為裂紋源，使材料發(fā)生失效開(kāi)裂，降低了材料的使用壽命。 維氏硬度檢測(cè)結(jié)果表明油管的彎管部分的維氏硬度值已經(jīng)超出標(biāo)準(zhǔn) 要求。分析認(rèn)為，該泄漏的主要原因是材質(zhì)質(zhì)量缺陷，微觀組織存在 大量帶狀缺陷，彎管表面質(zhì)量差，隨著時(shí)間的推移，缺陷擴(kuò)大最終導(dǎo) 致EH油管道泄漏。2、焊接質(zhì)量缺陷。焊接質(zhì)量缺陷，主要包括裂紋、未焊透、未熔合、咬邊

7、、氣孔.焊瘤等缺陷，這些缺陷存在于金屬基體中，減少 了焊縫截而積，降低了基體承載能力，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，在應(yīng)力的 作用下，缺陷逐漸發(fā)展，最終導(dǎo)致基體開(kāi)裂5。焊接質(zhì)量受坡口形式、 母材、焊材、焊接工藝.熱處理工藝以及焊工技術(shù)水平等因素影響較 大。由于EH油管管徑小、管壁薄，焊接時(shí)大多采用承插焊接方式， 承插焊類似于角焊縫，具有一定的焊接強(qiáng)度，但焊后應(yīng)力狀況不好, 易發(fā)生焊接未焊透，另外，EH油管安裝空間小，現(xiàn)場(chǎng)焊接施工較困 難，在焊接過(guò)程中容易發(fā)生焊縫焊接工藝控制不佳，造成焊接質(zhì)量差, 勢(shì)必導(dǎo)致焊縫應(yīng)力集中傾向增加，加速焊接失效。針對(duì)焊接質(zhì)量缺陷, 可通過(guò)加強(qiáng)焊材質(zhì)量監(jiān)督、焊接過(guò)程監(jiān)督，提高焊工

8、技術(shù)水平等有效 手段來(lái)保證焊接質(zhì)量，后期可以通過(guò)采用合適的檢驗(yàn)檢測(cè)方法及時(shí)發(fā) 現(xiàn)缺陷。2017年7月4日某電廠3號(hào)機(jī)組發(fā)生EH油管泄漏，檢查人員 就地檢查，發(fā)現(xiàn)EH油A泵出口管道（規(guī)格F25X2.5mm材質(zhì) lCrl8Ni9Ti）至出口濾網(wǎng)前活節(jié)焊縫熔合線處開(kāi)裂，見(jiàn)圖1。宏觀檢查 發(fā)現(xiàn)該管道與活節(jié)采用承插式焊接方式，焊口采用單道焊接，未采取 多層多道的焊接成型方式，造成焊口存在較大的殘余應(yīng)力。射線檢測(cè) 結(jié)果表明該類承插式焊縫存在未焊透缺陷。對(duì)該插接接頭縱向剖開(kāi) 后，宏觀檢查發(fā)現(xiàn)焊縫部位的管子內(nèi)壁存在焊瘤缺陷，表明焊接工藝 控制不佳，再加上焊接時(shí)未留有膨脹間隙帶來(lái)的膨脹附加應(yīng)力，造成 在熔合線處

9、產(chǎn)生明顯的微裂紋，繼而在管道持續(xù)的低幅度振動(dòng)作用 下，最終導(dǎo)致在焊縫處開(kāi)裂。3、疲勞斷裂。疲勞斷裂是指金屬部件在交變應(yīng)力的作用下，首 先在局部應(yīng)力集中或強(qiáng)度較低部位產(chǎn)生裂紋，裂紋隨后擴(kuò)展導(dǎo)致的斷 裂5。疲勞斷裂時(shí)無(wú)明顯的塑性變形，引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，通 常都是低于靜載時(shí)的屈服強(qiáng)度，其微觀形貌能清楚地顯示疲勞源區(qū)、 疲勞擴(kuò)展區(qū)和終斷區(qū)。疲勞斷裂具有在時(shí)間上的突發(fā)性，在位置上的 局部性及對(duì)環(huán)境和缺陷的敏感性等特點(diǎn)，故疲勞斷裂常不易被及時(shí)發(fā) 現(xiàn)且易于造成事故。2017年6月22日某電廠1號(hào)機(jī)組因EH油管泄漏造成機(jī)組非 計(jì)劃停運(yùn)。該EH油管材質(zhì)為!Crl8Ni9Ti,規(guī)格為F 14X2.5 mm,

10、首 先進(jìn)行了化學(xué)成分分析，成分無(wú)異常，宏觀檢查，斷口表面凹凸不平, 較為粗糙，存在明顯區(qū)域性特征。對(duì)斷口進(jìn)行掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)斷 口存在明顯的疲勞源區(qū)、疲勞擴(kuò)展區(qū)和終斷區(qū)。圖2為斷口在掃描 電鏡下的微觀形貌圖，可見(jiàn)疲勞擴(kuò)展區(qū)存在明顯疲勞輝紋，終斷區(qū)有 明顯突起及變形跡象，微觀呈韌窩斷口形貌，屬于典型的疲勞斷裂 4-5o為進(jìn)一步查找疲勞斷裂的原因，對(duì)斷口試樣進(jìn)行了金相組織分 析，母材組織為正常奧氏體組織，焊縫區(qū)金相組織明顯粗大，熔合區(qū) 附近晶界較粗大，表明該焊縫焊接工藝控制不佳，焊接線能量過(guò)大， 焊接質(zhì)量差，勢(shì)必導(dǎo)致該焊縫應(yīng)力集中傾向增加。該斷口所處位置位 于EH油管道接頭螺母旁，距離中調(diào)門閥很

11、近，木身在服役狀態(tài)下就 是應(yīng)力相對(duì)集中區(qū)，而內(nèi)部又承受了 15 MPa的工作油壓，加上焊接 工藝控制不良帶來(lái)的附加應(yīng)力，繼而在持續(xù)受到機(jī)組振動(dòng)帶來(lái)的直接 或間接的低周交變應(yīng)力作用下，最終導(dǎo)致在薄弱部位開(kāi)裂、擴(kuò)展，直 至完全斷裂。(b)終斷區(qū)斷口掃描電鏡圖4.腐蝕。EH油系統(tǒng)的正常工作油溫為2260 C,運(yùn)行中一般 控制在4355 C,當(dāng)EH油局部過(guò)熱時(shí)，就可能產(chǎn)生氧化，導(dǎo)致酸值 增加變質(zhì)，對(duì)伺服閥、電磁閥、管道等產(chǎn)生腐蝕。統(tǒng)計(jì)歷年EH油管 道泄漏事件，EH汕管道因腐蝕原因造成泄漏的情況并不多見(jiàn)，但是, 因EH油酸值、水分、顆粒度升高造成油質(zhì)下降進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常 運(yùn)行的事件時(shí)有發(fā)生，運(yùn)行人員應(yīng)

12、加強(qiáng)對(duì)EH油取樣化驗(yàn)監(jiān)督，如發(fā) 現(xiàn)油中酸度、電阻率、水分、顆粒度等嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行換油 處理。2018年1月28日某電廠22號(hào)機(jī)組發(fā)生了 GV3油動(dòng)機(jī)EH安 全油管道彎頭內(nèi)側(cè)因腐蝕導(dǎo)致漏油，造成EH油壓低機(jī)組非計(jì)劃停 運(yùn)。該EH油管道彎頭漏點(diǎn)處最靠近主汽門的殼體，運(yùn)行溫度相對(duì)較 高，在高溫的長(zhǎng)期作用下，EH油發(fā)生變質(zhì)，并結(jié)成油垢沉積在彎頭 局部管壁上，隨著油垢的濃度和酸度大幅增加，較高的溫度又加快了 腐蝕，形成腐蝕坑，最終穿透管壁而發(fā)生泄漏。通過(guò)對(duì)該彎頭縱向剖 開(kāi)宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)在油管彎頭處存在長(zhǎng)約6 cm左右的黑色硬質(zhì)碳化 物，清理后，有2個(gè)5 mm左右的腐蝕坑，其中有一個(gè)腐蝕坑己完 全

13、穿透管壁造成本次事件。5、結(jié)論與建議。EH油管道作為油介質(zhì)的傳輸通道，直接關(guān)系到 EH油系統(tǒng)中油介質(zhì)的流通傳遞，一旦油系統(tǒng)管道發(fā)生泄漏，將直接 造成發(fā)電機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。木文結(jié)合幾起典型案例，從金屬材料角度, 概括Yeh油管道常見(jiàn)的幾類失效機(jī)制，主要有材質(zhì)質(zhì)量缺陷、焊接 質(zhì)量缺陷、疲勞斷裂以及腐蝕等。各發(fā)電企業(yè)應(yīng)高度重視EH油系統(tǒng) 管道的監(jiān)督、檢驗(yàn)和診斷，超前預(yù)測(cè)EH油管道的缺陷和隱患，全而 提高EH油管道的安全穩(wěn)定。1）重視對(duì)EH油管道的監(jiān)督檢驗(yàn)，全面梳理基建期間及在役運(yùn) 行階段EH油管道等機(jī)、爐外小管及壓力容器技術(shù)檔案，建立健全技 術(shù)檔案，動(dòng)態(tài)管理。技術(shù)檔案至少應(yīng)包括系統(tǒng)名稱、安裝部位、管道

14、 （及閥門）、規(guī)格及長(zhǎng)度、彎頭數(shù)量及位置、使用材質(zhì)、焊口數(shù)量及位 置，檢驗(yàn)及更換記錄等等，必要時(shí)應(yīng)有管線圖。2）組織排查EH油管道是否存在焊縫質(zhì)量缺陷、管道異常振動(dòng)、 管道布置不合理、管道材質(zhì)缺陷、與熱源安全距離不足、管道支吊架 異常情況等問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)采取有效的防范措施。3）加強(qiáng)EH油管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)與治理。EH油管道受機(jī)組振動(dòng)、管 夾固定不良以及壓力油波動(dòng)等因素影響，會(huì)產(chǎn)生頻繁的振動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng) 避免管道和焊縫長(zhǎng)期處在振動(dòng)較大的工況下運(yùn)行，及時(shí)治理，消除隱 患。4）加強(qiáng)對(duì)EH油管道焊縫的檢驗(yàn)檢測(cè)，特別是插入式焊接結(jié)構(gòu) 形式的三通焊縫、結(jié)構(gòu)突變部位焊縫的檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用射線 探傷與滲透探

15、傷結(jié)合的方式，如檢測(cè)空間允許，進(jìn)行射線探傷時(shí)應(yīng)采 用2次透射的方式（2次透射角度相差90 ）,以提高缺陷檢出率。5) 加強(qiáng)EH油管的焊接監(jiān)督：對(duì)于性能不良、存在缺陷的焊口 進(jìn)行更換，更換時(shí)，優(yōu)先采用對(duì)接形式，加強(qiáng)焊工技術(shù)資格的審查， 嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝要求，焊接過(guò)程應(yīng)有專人進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督，加強(qiáng)過(guò)程 質(zhì)量控制。焊后對(duì)焊口進(jìn)行100%檢驗(yàn)。6) 加強(qiáng)新更換EH油管的檢驗(yàn)。更換的新管必須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 的要求經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可投入使用。其化學(xué)成分、規(guī)格尺寸應(yīng)符合要 求，無(wú)表面質(zhì)量缺陷，必要時(shí)，應(yīng)取樣進(jìn)行微觀組織、力學(xué)性能、工 藝性能的檢驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 王笑微，董曄，常治軍，等.EH供油系統(tǒng)油泵出口濾網(wǎng)堵塞原因分析及污染防控 J.中國(guó)電力，2015, 48(9)： 56-60.2 J.長(zhǎng)沙電力學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001, 16(3)： 83-85.3 DEH系統(tǒng)故障實(shí)例分析和處理J.發(fā)電設(shè)備,2008, 22(3)： 258-260.4 330MW機(jī)組汽輪機(jī)EH油管斷裂的診斷分析研究 J.山東工業(yè)技術(shù)，2017, 179(20)： 202-203.5 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電站焊接專業(yè)委員會(huì).火電機(jī)組焊接熱處理使用技術(shù)培訓(xùn)