蒸汽流量计焊缝开裂数值模拟研究

刘刚 应嘉聪 孙安安

摘要：某企业检修时发现12Cr1MoV钢的蒸汽流量计焊缝根部存在大量环向裂纹，通过对流量计焊接接头进行化学成分分析、金相实验，材料选择符合要求。通过有限元计算模拟出焊接后蒸汽流量计残余应力的分布，指出了根部产生大量环向裂纹和裂纹扩展的原因，并对改善蒸汽流量计焊缝开裂提出了建议。

关键词：蒸汽流量计;焊缝;开裂;有限元计算;残余应力

近年来，锅炉及相关部件时常发生事故，给企业带来严重的经济损失和人身安全事故。如2016年湖北省当阳市马店矸石发电有限责任公司发生的蒸汽管道流量计焊缝开裂，导致22人死亡的严重高压蒸汽外泄事故。因此从2018年起市场监管总局要求电站锅炉涉及的压力管道元件应当符合压力管道安全技术规范的要求。蒸汽管道中的流量计一直处于监管之外，没有具体的制造标准，也缺乏统一的设计、检验、安装、使用管理等方面的相关技术要求，因此流量计焊接接头质量成为了蒸汽管道最大的隐患之一。闻强研究了蒸汽管道主流量计在降压、降温过程中的开裂原因，认为流量计材料热处理状态不符合要求以及介质存在有害离子导致流量计处于局部应力腐蚀开裂环境导致流量计快速开裂失效。王立坤等研究了孔板流量计导压管失效原因，认为流量计在安装应力、震动和环境中的CI元素共同导致了应力腐蚀形成裂纹源，其后又以疲劳的形式扩展导致断裂。……