三菱MB-FRR型鍋爐2次爆管原因分析與處理

邱玉田

（大唐淮北發(fā)電廠第四檢修公司 安徽淮北）

一、前言

電力工業(yè)建設(shè)的快速發(fā)展，使各種類型的大容量火力發(fā)電機(jī)組不斷涌現(xiàn)，多種類型的鍋爐結(jié)構(gòu)及運(yùn)行更加趨于復(fù)雜，也將導(dǎo)致各管內(nèi)的流量與吸熱量發(fā)生較大變化。當(dāng)工作在惡劣條件下的承壓受熱部件的工作條件與設(shè)計(jì)工況偏離時，就容易造成鍋爐爆管。嚴(yán)重影響到鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。針對電廠鍋爐過熱器等爆管現(xiàn)象，從鍋爐過熱器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性、爆口金相及爐內(nèi)燃燒等方面進(jìn)行分析，提出解決爆管的技術(shù)方案，建議在鍋爐檢修中實(shí)施，消除鍋爐爆管隱患，提高機(jī)組運(yùn)行安全性。

二、鍋爐3級過熱器爆管原因分析

1.基本情況介紹

某發(fā)電廠B號鍋爐為三菱MB-FRR型亞臨界、中間再熱、強(qiáng)制循環(huán)、單爐膛、懸吊式燃煤鍋爐，2000年3月投入運(yùn)行，2013年8月和11月，連續(xù)2次發(fā)生爆管，鍋爐停爐檢查，發(fā)現(xiàn)3級過熱器因超溫爆漏。

2.檢查與分析

（1）3級過熱器爆管爆口位置。根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果初步分析判斷，原爆口位置在第21屏第17根管，吹爆了第12根管。爆口管子材料為T23，規(guī)格Φ48.6×6.4 mm。爆口呈喇叭狀，爆口撕裂面較為平整，邊緣是鈍邊、鋒利；管壁無明顯減薄，管子內(nèi)壁有明顯氧化皮，顏色發(fā)黑。

（2）現(xiàn)場吹損管子壁厚度測量。對相臨其它管道進(jìn)行壁厚測量結(jié)果如下。測量10根管子，壁厚為5.9～6.1 mm，其中有4根壁厚小于或接近理論最小壁厚。由于不滿足最小壁厚的要求，需要換管。直接出現(xiàn)吹損及爆管或吹損嚴(yán)重也需要換管。

（3）管子內(nèi)窺檢查與脹粗測量、割管取樣檢查。管子水平段有異物堆積和氧化皮脫落痕跡，個別管子垂直段向上有氧化皮脫落痕跡，部分水平段有異物。通過對管子外徑進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)有外徑達(dá)到了52 mm，脹粗量達(dá)2.9%，超過了GB/T 438-2009規(guī)定的2.5%限值標(biāo)準(zhǔn)，需要換管。

（4）成分檢驗(yàn)。對新?lián)Q的管子和爆管的管子進(jìn)行直讀光譜成分分析試驗(yàn)，9根管樣，兩種材料（T23、T91）化學(xué)成分、硬度、機(jī)械性能均在ASME規(guī)定的成分范圍內(nèi)。同時對爆口附近金相、硬度和光譜檢查，沒有發(fā)現(xiàn)明顯老化。

（5）各項(xiàng)檢查分析。經(jīng)過對爆口的現(xiàn)場觀察，其宏觀特征呈喇叭狀，爆口撕裂面較為平整，邊緣是略為鋒利；管壁無明顯減薄；管子內(nèi)壁有明顯氧化皮，顏色發(fā)黑；為明顯的短期過熱爆管特征。爆口附近金相、硬度和光譜檢查，沒有發(fā)現(xiàn)明顯老化。割管后對管子進(jìn)行內(nèi)窺檢查，發(fā)現(xiàn)有明顯的氧化皮脫落的痕跡。鍋爐3過熱器運(yùn)行超溫幅度較大，并且負(fù)荷變化頻繁，很可能造成管內(nèi)氧化皮片狀脫落。綜上檢查和分析認(rèn)為，此次爆管為氧化皮脫落和異物堵塞造成蒸汽流量減少，短期過熱所致。

3.結(jié)論（設(shè)備更換與處理）

檢查鍋爐3過熱器下彎頭的堆積情況，發(fā)現(xiàn)細(xì)小氧化物堆積量達(dá)1/8～1/4d的應(yīng)予清理，發(fā)現(xiàn)大片狀氧化物堆積進(jìn)行清理。檢查鍋爐3過熱器進(jìn)口節(jié)流圈，發(fā)現(xiàn)有異物予以清理。割管后，對剩余管段（特別是進(jìn)口側(cè)）進(jìn)行內(nèi)窺檢查，一直查到節(jié)流圈，對發(fā)現(xiàn)有氧化皮脫落痕跡的剩余管段給予更換。根據(jù)情況，必要時可用T91替換T23管材。

對運(yùn)行工況提出要求，盡量不要超溫，啟、停爐時嚴(yán)格控制壁溫的升降速度。增加必要的壁溫測點(diǎn)并在運(yùn)行過程中加強(qiáng)對壁溫測點(diǎn)的監(jiān)視。機(jī)組啟動后，要定期檢查4管泄漏系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，及時安排檢修人員到現(xiàn)場檢查確認(rèn)鍋爐是否發(fā)生爆管。

三、1號鍋爐中隔墻下聯(lián)箱疏水管爆漏分析

1.事故經(jīng)過

某廠1號鍋爐于2013年10月18日20時，發(fā)生中隔墻下聯(lián)箱（即低過進(jìn)口聯(lián)箱）疏水管爆漏事故，爆口位于聯(lián)箱下部直段與彎頭對接焊口處下方約168 mm處。18日20時，1號機(jī)組加負(fù)荷過程中爐膛冒正壓至798 Pa，巡檢人員在省煤器附近聽到異常聲音，經(jīng)現(xiàn)場檢查確認(rèn)為尾部煙道區(qū)域存在蒸汽泄漏。次日停爐。后進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)低壓再熱器通道內(nèi)中隔墻下聯(lián)箱左數(shù)第五根疏水管爆管，并吹損減薄了附近省煤器管共28根，其中5根管已破裂。疏水管爆口位于下部直段與彎頭對接焊口下方約168 mm，初始爆口位于鍋爐左前側(cè)，為縱向爆口。從初始爆口處管子橫向撕裂，裂口朝向鍋爐后側(cè)；爆口距聯(lián)箱管座約1500 mm。爆管材料為20G，規(guī)格Ф76×10 mm。

2.爆管原因分析

（1）現(xiàn)場測量檢查分析，本次爆管原因?yàn)椴牧系燃壠秃瓦\(yùn)行中煙溫偏高，計(jì)劃大修中更換為12Cr1MoVG材料管子。對中隔墻下聯(lián)箱疏水管進(jìn)行脹粗測量分析：從脹粗測量結(jié)果來看，爆漏管脹粗嚴(yán)重超標(biāo)，超標(biāo)管段也是上次更換的管段；其它3根疏水管有輕微脹粗。 從爆管管段脹粗情況和爆口形貌來看，本次爆管仍是由超溫過熱引起的爆管。

（2）從設(shè)計(jì)方面分析，1號鍋爐中隔墻下聯(lián)箱疏水管位于省煤器進(jìn)口煙道內(nèi)，管壁溫度與煙氣溫度接近，按設(shè)計(jì)材料和參數(shù)（壓力18 MPa，溫度476℃）計(jì)算，理論計(jì)算壁厚為13.96 mm，而設(shè)計(jì)疏水管壁厚為10 mm，且設(shè)計(jì)煙溫476℃已超出20G允許長期使用溫度。因此設(shè)計(jì)方面存在材料等級偏低、熱強(qiáng)度不夠的問題。設(shè)計(jì)管材規(guī)格等級偏低，所以過熱爆漏。

（3）對鍋爐運(yùn)行情況分析，長期高負(fù)荷運(yùn)行，該疏水管區(qū)域（省煤器進(jìn)口煙道）DCS煙溫測點(diǎn)顯示值平均在470℃以上，在升負(fù)荷過程中經(jīng)常出現(xiàn)煙溫超過490℃的情況。由于該處煙溫測點(diǎn)布置在兩側(cè)墻伸向爐內(nèi)約800 mm，因此測量的溫度為靠兩側(cè)墻處煙溫，爆管所處煙道中部煙溫要比兩邊高20～30℃，已大大超出20G材料鋼管的使用極限溫度。運(yùn)行過程中煙溫偏高是引起過熱爆漏的直接原因。

總之，1號鍋爐中隔墻下聯(lián)箱疏水管爆漏原因，為設(shè)計(jì)管材規(guī)格等級偏低和運(yùn)行過程中煙溫偏高而造成的超溫爆管。

3.結(jié)論（設(shè)備檢修處理）

將中隔墻的下聯(lián)箱疏水管，更換為15CrMoG或12Cr1MoVG材料，更換前進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；對同類型鍋爐相同位置疏水管也存在爆管隱患，在鍋爐運(yùn)行過程中對省煤器進(jìn)口煙溫進(jìn)行嚴(yán)格控制；利用鍋爐的停機(jī)機(jī)會進(jìn)行相同的處理，避免此類事故再次發(fā)生。