一例管道三通开裂的原因分析

一例管道三通开裂的原因分析

雷胜军

雷胜军

浙江赛福特特种设备检测有限公司浙江杭州310020

摘要：在对某电厂一条主给水管道进行定期检验时，在三通上检测出裂纹。根据三通的结构特点、应力分布、制造工艺，并结合裂纹的形态，分析了裂纹形成的原因。

三通是具有三个口子，即一个进口，两个出口；或两个进口，一个出口的一种管件，有T形与Y形，有等径管口，也有异径管口，用于三条相同或不同管路汇集处。三通的主要作用是改变流体方向的。在压力管道上，三通是使用最普遍的管道元件之一。三通的制造方法，有液压胀形和热压成型法两种。

1.三通的失效形式和定期检验要点

三通是管道系统中的常用部件，不仅仅是管道改向和物料分流的重要结构，而且是一种重要的柔性元件，能够有效消除管系中因温差和安装尺寸偏差等原因造成的应力，与管道中直管道相比，三通属于大开孔结构，存在几何形状不连续因素，在相贯线的拐角处会形成极大的应力集中，致使在正常的工作条件下，该处也可能达到屈服。

三通的作用是改变流体运动方向和流体分流，管内介质的流动属于典型的湍流流动，长时间使用后，管道内壁受冲刷腐蚀造成管道壁厚减薄。

针对三通的失效形式，定期检验时，对三通的检验主要采取宏观检查、壁厚测定、外表面磁粉检测等方法。

2.检验案例

对某电厂一条主给水管道进行定期检验，在4#水泵出水管道与给水冷母管连接的三通上，在三通的腹部位置，经磁粉检测，发现一条长330mm的裂纹，横贯整个三通。缺陷形态较平直，形似机械划伤。多次打磨后，缺陷内部为典型裂纹形态。打磨3mm后消除。

检出此缺陷后，对1#、2#、3#水泵出水管道与给水冷母管连接的三通进行检验，都在相同部位发现了表面裂纹，不过裂纹较浅，打磨0.5mm即可消除。裂纹形态较平直，更像是机械划伤。

裂纹形成原因分析：

1）该批三通为同一厂家生产，生产工艺为热压成型。三通热压成形是将大于三通直径的管坯，压扁约至三通直径的尺寸，在拉伸支管的部位开一个孔；管坯经加热，放入成形模中，并在管坯内装入拉伸支管的冲模；在压力的作用下管坯被径向压缩，在径向压缩的过程中金属向支管方向流动并在冲模的拉伸下形成支管。整个过程是通过管坯的径向压缩和支管部位的拉伸过程而成形。如果模具表面不干净，管坯表面在流动过程中就会产生划伤。怀疑此批三通在制造过程中，模型未清理干净，导致三通表面产生划伤。

2）主给水管道工作压力14.85MPa，工作温度160℃，查用户运行记录，管道有多次超压使用的记录，最高达到过16MPa。

3）判定该裂纹产生的原因为：制造过程中三通表面已产生划伤，安装时划伤被铁锈掩盖未能发现；在高温高压环境下（并且有超载）工况下，划伤成为起裂源，向三通内部扩展，最后形成较为明显的表面裂纹。

3.结束语

三通是压力管道上使用最为普通的管道元件之一，其主要失效形式有局部应力集中造成的开裂，管内介质冲刷腐蚀造成的减薄失效等。定期检验时，应针对三通的主要失效形成制订检验措施，通过宏观检查、测厚以及表面无损检测等手段，能有效地检出各种缺陷，从而保证三通的安全使用。

参考文献：

［1］满文聪，刘薇.基于AnsysWorkbench的Y型三通局部应力分析［J］.炼油与化工，2015（1）：23-25.

［2］许留云，李翔等.三通管中气液冲蚀磨损的数值模拟研究［J］.当代化工，2014，43（8）：1577-1578.