变压器吸附器开裂原因及防护策略

变压器吸附器开裂原因及防护策略

孙丰朋张继峰

（上海鲁研电力设备监理有限公司山东济南250000）

摘要：我国的经济正在不断发展，人们的生活水平也在不断提升，在这样的情况下，各企业也都顺应国家发展的趋势不断进行创新建设，其中电力企业在国家发展上有非常大的帮助，电力变压吸附器是化工企业最重要的组成部分，但是目前变压吸附器的开裂问题是企业非常值得重视的问题，下文主要就变压器吸附器开裂原因、原始制造缺陷开裂的影响及防护策略进行了分析以及探究。

关键词：变压吸附器；开裂原因；防护策略

我国的化工企业中，煤化工企业是非常重要的，因为它对人们生活有非常重要的影响，虽然如此，但是电力变压吸附器在进行工作的时候，也会由于一些因素造成设备的损害，在众多的设备中，变压吸附器因为长期在临氢环境下进行工作，所以其磨损的程度非常大，并且据大量调查显示，其实际的使用寿命要比设计使用年限降低很多，其开裂的问题也一直出现，这样的情况会导致长产质量降低，由此就要求相关部门积极进行变压吸附器开裂原因的查找及解决。

1.裂纹产生的原因

开裂焊缝焊接接头的低倍金相形貌的焊道成形和熔深较浅等特点以及调查所了解到情况来看，失效吸附器环焊缝采用x型坡口，内外坡口均采用了药芯焊丝CO：气保焊，焊接材料牌号为E501T一1，焊接顺序为先焊外壁(6道)，后焊内壁(6～7道)。调查发现，由该厂同一批制造的另一台规格完全相同的吸附器(位号：C2101B)进行RT检测时，在与C2101I开裂部位相同的焊缝上也检测出多条埋藏裂纹，特别是在筒体与上封头连接焊缝上检出了超过13条埋藏裂纹。由此可见，制造单位在制造该批吸附器时，采用的药芯焊丝气保焊工艺存在较高的产生裂纹的概率。药芯焊丝具有：飞溅小、熔滴过渡均匀、焊缝成形好、可用较大焊接电流进行全位置焊接和生产效率高(生产率比焊条电弧焊高约3～5倍)等优点心J，近年来越来越多地被容器制造厂采用，特别是一些中小型的制造厂将采用药芯焊丝提高焊接生产效率作为降低制造成本的一个重要竞争手段。但是从一些容器制造厂药芯焊丝的使用情况来看，由于药芯焊丝存在外表容易锈蚀，粉剂易吸潮等缺点，一旦受潮和锈蚀，将导致焊缝金属中的氢、氧及低熔点污染元素的含量较高，产生焊接缺陷(裂纹、气孔、夹渣等)的概率较高。本失效吸附器在开裂部位附近同一条环焊缝上约800mm范围内即检出5条15—30mm长埋藏裂纹(原始焊接热裂纹)，足以说明制造厂选用的焊接工艺不当，同时在制造质量控制上存在明显缺陷。

2.原始制造缺陷开裂的影响

金属结构在疲劳载荷下的寿命包括无缺陷时疲劳萌生寿命和裂纹萌生后的疲劳扩展寿命，一般萌生寿命占总寿命的90％，疲劳裂纹扩展寿命很短。从上述失效案例分析结果可知，焊缝中存在原始制造缺陷(热裂纹)是导致该吸附器仅运行3．5年就发生简体开裂的主要原因。吸附器设计的疲劳寿命是基于材料无缺陷状态下的S一Ⅳ曲线，在无缺陷的情况下疲劳裂纹的萌生寿命很长，但一旦有原始裂纹存在，裂纹不需要萌生，在疲劳载荷作用下就会发生亚临界扩展。当原始裂纹尺寸发展到某一临界条件时，裂纹就会发生失稳。由于越过了疲劳裂纹的萌生阶段，因此显著地缩短了设备的疲劳寿命。本案例中发生泄漏的裂纹断面的启裂部位存在明显的原始焊接裂纹，证明了原始焊接缺陷成为了疲劳裂纹源。

3.预防措施

（1）优化设计

若变压吸附器的压力波动和循环次数不满足JB／T4732—1995（2005年确认）枟钢制压力容器———分析设计标准枠规定的疲劳分析免除条件，则必须进行疲劳设计。

设计之初应杜绝在设备本体上进行施焊，去除保温层托圈、爬梯垫板、顶部平台支撑、管线支耳等所有焊接附件，改为其他连接或支撑方式，将变压吸附器保温层托圈的结构改为披挂式结构或者直接去除保温层托圈支撑，消除形成应力集中的根源，这些措施可避免在吸附器筒体上施焊，消除焊接缺陷的形成途径，必将有益于延长设备的使用寿命。对已经投用的设备，可以考虑去除保温层托圈、爬梯垫板、顶部平台支撑、管线支耳等所有与设备的焊接附件，改为其他连接或支撑方式，打磨残余的角焊缝至与母材齐平，保证平滑过渡。

（2）制造

所用钢板化学成分和力学性能应能满足相关标准的要求，并以正火状态供货。施工前应逐张检查钢板的表面质量和材料标识，复验钢板的化学成分、力学性能、冷弯性能，并逐张进行超声检测，符合NB／T47013—2015枟承压设备无损检测第3部分：超声检测枠规定Ⅱ级及以上，合格后方可使用。加强设备制造过程的监控，避免在冷卷等加工制作过程中产生加工缺陷。应避免返修，若发现存在不允许的超标焊接缺陷，应在查明缺陷产生原因后制定相应的返修工艺，严格按照返修工艺采用适当的方法将缺陷清除，确认缺陷清除干净后方可施焊，焊接过程严格按照合格焊接工艺评定进行并指定专人对过程质量进行监控并记录。

（3）运行

为了能够保证以及提升煤化工产业的安全、质量以及效率，就应该积极提升设备的稳定性以及实用性，促进煤化工产业的发展。想要保证设备安全运行，降低企业的损失，就应该在变压器存在缺陷，但是却不能够及时进行更换以及修补的时候，能够委托专门的机构对其进行评价以及评估，为了提升其质量就要求相关部门积极对超标埋葬在一定时间内在正常操作工况及耐压试验两种工况条件通过基于GB／T19624—2004枟在用含缺陷压力容器安全评定枠，并进行评价计算并通过评价，此设备才能够被正常使用

但是在使用期间也要求相关部门积极进行监管工作，一旦进行检查时发现有新的裂纹产生，或者以前出现裂纹处在进行扩大时，要立即把缺陷设备在总系统设备中切除，进行一些必须的防范措施或者是进行彻底的设备技术维修处理，以降低或者彻底避免事故的发生，此外还要求在设备的设计以及制造、使用的过程中，加强对设备设计的方案的审核，对制造质量严格管理，在使用过程中定期检修维护，从而实现设备的长期安全运行。

结束语

综合上文可知，变压器吸附器开裂会造成一定的危害性，所以提升变压器吸附器质量，并做好定期保养维修是非常重要的。

参考文献

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