邓韬
国电科学技术研究院成都分院
1概况
2018年6月1日晚，某电厂巡检发现#1机组锅炉60米A侧主蒸汽管道取样管管座发生泄漏。随及机组紧急停运。待泄漏处具备检查条件后，技术人员于对泄漏事故现场进行了勘察，发现泄漏位置为引出管圆锥形管座直管段母材，该处已完全开裂断开。
2宏观断口
根据制造厂提供的设备原始资料，该圆锥型管座连同直管段为整体车削加工，断裂部位在管座直管段母材断口内壁肉眼可见粗糙的加工刀痕。据电厂资料，管子外壁亦有明显的加工刀痕。
图1断口内壁加工刀痕
3合金成分
因资料缺失，查询不到该处管座及其接管材质资料，使用直读光谱仪对断口、接管母材以及焊缝进行合金成分分析，见表1。结果显示断口、接管成分符合18-8系列奥氏体不锈钢规定，焊缝亦符合18-8系不锈钢焊接熔敷材料的要求。
表1直读光谱仪合金成分分析
4金相组织
对断口与接管母材、焊缝、热影响区进行金相组织检验。管座直段母材存在大量平行管子流线异相组织，应是管座制造过程中产生。焊缝另一边所接仪表管母材晶间存在析出物。
图2金相组织
5管系检查
现场检查发现，该管系上部有一支承孔严重锈蚀，锈蚀产物将管子与管孔之间阻塞，导致管子轴向位移受阻。从而在热态时引起该管膨胀不畅。同时该取样管管座加工的短管与锥型面截面突变较大，短管尺寸较小（?16×3mm，L=50mm），且管座对接焊缝存在错口，这些因素综合导致管座直管段处产生局部应力集中。
6管系应力计算
管道布置如下图：该管道未设置U型膨胀弯，且在不远处钢梁上有固定支点（图示小管末端），在主蒸汽管道膨胀过程中，小管的位移受到约束，膨胀不畅造成管接座处应力集中。
使用有限元分析软件CAESARii对事故部位进行建模分析应力情况。经过初步模型计算：该结构应力二次应力等级在400MPa左右，若解除轴向限位，应力只有88MPa。可见轴向有约束和轴向无约束应力水平相差极大。
表2有轴向约束条件事故管应力极值点
7结论
综上所述，断裂管子管座直管段处因母材加工刀痕和安装错口的的存在，且在热态时因管孔塞阻造成膨胀不畅，导致断裂部位产生局部应力集中，运行中受主管影响，该处亦承受热交变应力，故在管座直段加工刀痕位置产生疲劳裂纹，使管段失稳断裂，发生泄漏事故。
8建议
因相关标准规定此类管座和管子的监督重点为管座角焊缝以及引出管的第一弯头，一般不包括制造厂所供管座母材本身。所以历次检修并未对该管座母材进行检验。今后对于此类管座因加强检验，同时对四大管道附属引出管的膨胀受阻现象应引起足够的重视并制定相应的检查措施