关于某电厂中、低压缸导汽管管道膨胀节突然爆炸事故

电力鹰，发电生产技术园地

某发电有限公司

中、低压缸导汽管管道膨胀节突然爆炸一工人安全帽被碎片击成两半

一、现场检查情况

1.宏观检查

2.断口检查

中、低压缸上两膨胀节的4个挠性连杆的断口形貌基本相同，都是被火焰切割切断后，重新在其外表面简单焊接一层，且焊接时在其端口内部填充了焊条等异物。中压缸膨胀节西北方向连杆为陈旧性断口。其余连杆为新断口。中压缸M型膨胀节钢板焊缝的断口形貌为同心圆组成的粗糙疲劳条纹，其中波峰处(外沿)断口在外侧有一圈剪切唇，波谷处(内沿)断口在内侧有一圈剪切唇。低压缸M型膨胀节钢板焊缝的断口形貌无明显疲劳条纹，为大应力下一次性拉断断口。

3.材质分析

根据制造厂提供的资料，中、低压缸导汽管材质为20g钢，膨胀节钢板为lCrl2Mo钢，挠性连杆为15MnMoVN钢，现场采用便携式定量光谱仪对膨胀节钢板、挠性连杆及导汽管筒体材质进行了检验，确定膨胀节钢板、挠性连杆及导汽管筒体化学成分均在相应材质的合格范围内。

二、设计及施工情况

根据设计，

三、断裂原因

铰接型膨胀节起到一个铰链的作用，当中、低压缸导汽管水平轴向热膨胀量与中、低压缸之间的热位移差不等时，依靠膨胀节本身绕两挠性连杆间连线的转动而吸收热位移。挠性连杆的作用一是承担大部分由于内压引导的导汽管轴向载荷，二是可发生弯曲变形，形成一个可绕两挠性连杆间连线发生转动的铰链结构。由不锈钢圆环焊制成的M型膨胀节主要起密封介质的作用，可沿轴向伸缩，但不能承担太大的轴向载荷。

挠性连杆恢复时只是简单在外表面焊上约5mm厚的一层，仅为截面深度1/10，达不到对挠性连杆的强度要求。当机组启停及运行时，由于蒸汽压力产生的轴向力作用，会使挠性连杆的切断处焊缝首先开裂。挠性连杆断裂后，蒸汽压力产生的轴向力作用到M型膨胀节的焊缝上，焊缝迅速开裂。

由于膨胀节的工作原理是绕两挠性连杆间连线产生转动，1号机中、低压缸导汽管的水平热位移沿机组中心线，膨胀节中两挠性连杆的合理安装位置应为与中心线垂直的两侧。低压缸膨胀节中挠性连杆的安装位置正确。中压缸膨胀节中挠性连杆的安装位置偏离了45°，当中、低压缸导汽管水平轴向热膨胀量与中、低压缸间的热位移差不等时，中压缸上的膨胀节不能产生转动，施加在中压缸膨胀节挠性连杆的是拉压载荷，特别是机组启动时，由于导汽管温度较高，热膨胀量较大，向机组两端推动膨胀节，使中压缸膨胀节东南方向挠性连杆受到较大的拉力，是中压缸上膨胀节东南方向挠性连杆比西北方向挠性连杆先断的原因之一。

四、

1.在挠性连杆被误切断后再恢复的过程中，未采用全焊透结构，焊接面积仅为原有截面积的1/10，焊缝处强度严重不足。

2.在机组启停和运行过程中，由于内压和热位移的作用，中压缸东南方向挠性连杆焊缝先发生断裂(有疲劳因素)；中压缸西北方向挠性连杆和低压缸挠性连杆焊缝可能产生疲劳裂纹(但6月6日前未断裂)。中压缸膨胀节处的大部分轴向载荷由中压缸西北方向挠性连杆承担。

3.6月6日，由于机组负荷增大，导汽管压力增大，中压缸前侧挠性连杆承担的轴向载荷增大到极限状态(由于前期疲劳裂纹扩展导致承载截面积减小)导致焊缝处断裂，所有轴向载荷转移到M型膨胀节的焊缝上。

4.由于M型膨胀节的结构特点，在波峰处(外沿)焊缝的内壁和波谷处(内沿)焊缝的外壁应力集中严重，在轴向载荷的作用下，波峰处焊缝的内壁和波谷处焊缝的外壁形成整圈的环向裂纹并快速、均匀地向前疲劳扩展。

5.波谷处焊缝先在南侧裂透，并迅速沿左右两侧向北侧扩展。扩展到一定程度后，由于能量释放，裂纹扩展动力不足而自行终止。

6.前侧焊缝在拉力作用下积聚了巨大的能量，将膨胀节拉变形后从波峰焊缝北侧裂透，继续向南侧发展形成“之”字形连接形状。此时北侧波谷焊缝尚未裂透。

7.波峰焊缝向南侧开裂扩展到一定程度后，由于能量释放，裂纹扩展动力不足而自行终止。

8.在重新积聚能量后，波谷焊缝继续从左右两侧向北侧方向扩展，其中右侧扩展到前侧中心线附近时先将钢圈从横断面处撕断，左侧将剩余波谷焊缝撕开到断头处。由于惯性作用，最后撕开的1/4周钢圈发生折叠。