陡河電廠6號(hào)爐-過(guò)熱器二級(jí)減溫器管座缺陷處理

丁海龍

摘要：本文通過(guò)過(guò)熱器二級(jí)減溫器噴嘴管座缺陷的原因分析和處理，通過(guò)對(duì)減溫器噴嘴管座出現(xiàn)裂紋的原因進(jìn)行分析，并對(duì)照陡河廠實(shí)際工作，總結(jié)了類似缺陷的處理經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：減溫器管座裂紋缺陷原因分析處理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0引言

在陡河電廠6號(hào)機(jī)組大修中，發(fā)現(xiàn)過(guò)熱器二級(jí)減溫器的噴嘴管座處存在多處徑向裂紋。類似缺陷時(shí)有發(fā)生，現(xiàn)就該類缺陷的產(chǎn)生原因和處理方法加以分析和總結(jié)。

1設(shè)備概況

陡河電廠6號(hào)鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG—670/140—9型一次中間再熱的單汽包自然循環(huán)鍋爐，于1984年12月底投產(chǎn)，其一次氣溫調(diào)節(jié)采用二級(jí)噴水減溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。一級(jí)減溫器設(shè)在前屏過(guò)熱器與后屏過(guò)熱器之間，二級(jí)減溫器設(shè)在對(duì)流過(guò)熱器的冷段與熱段之間，兩者共同對(duì)主蒸汽的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

二級(jí)減溫器由內(nèi)外套筒與噴嘴組成，額定噴水量為11.5T/H，二級(jí)減溫器筒身Φ368 mm×45mm/70 mm，總長(zhǎng)度為10050 mm（由Φ368 mm×70 mm、長(zhǎng)3230 mm的10GrSiMoV7的管和Φ368 mm×45 mm、長(zhǎng)6820 mm的12Gr1MoV的管兩端焊接而成），內(nèi)套管為Φ220 mm×6 mm長(zhǎng)3330 mm的12Gr1MoV管。噴嘴的規(guī)格為Φ42 mm×5 mm，其材質(zhì)為12Gr1MoV，在噴嘴的一側(cè)開48個(gè)Φ4 mm的噴水孔。

噴嘴與內(nèi)外筒壁的連接結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，減溫水進(jìn)入減溫器的噴嘴后，從端部的48個(gè)小孔噴出，其方向與氣流方向相同，這樣蒸汽將水流破碎成霧狀，使水更迅速更均勻的吸收蒸汽熱量汽化，從而起到降低蒸汽溫度的作用。

圖1-1 減溫器噴嘴結(jié)構(gòu)

2管座焊縫缺陷情況

6號(hào)機(jī)組過(guò)熱器二級(jí)減溫器噴嘴管座磁粉檢驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)缺陷，切割減溫器噴嘴管座焊縫，發(fā)現(xiàn)在切開后的外筒壁有多處徑向裂紋和貫穿筒壁的裂紋，隨即對(duì)幾處較長(zhǎng)的裂紋進(jìn)行打磨，觀察裂紋深度等情況后，進(jìn)行滲透檢測(cè)，結(jié)果如圖2-1所示。用內(nèi)窺鏡檢查管座周圍的外筒內(nèi)壁，未發(fā)現(xiàn)較大或分布較密集的裂紋。

圖2-1 聯(lián)箱管座著色探傷圖

3產(chǎn)生缺陷的原因

3.1 工作環(huán)境

噴水減溫器處在高溫蒸汽與低溫減溫水的混合部位，尤其是噴嘴周圍。額定工況下，二級(jí)減溫器入口蒸氣溫度為507℃，而減溫水溫度為160.4℃，兩者溫差近350℃，噴嘴處在冷熱交變的環(huán)境中，受到熱應(yīng)力的長(zhǎng)期作用，極易引起“熱疲勞破壞”。從理論的角度，裂紋是由于金屬內(nèi)部冷熱不均、溫差較大、引起金屬內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，長(zhǎng)時(shí)間作用，金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞而形成的。

該減溫器已運(yùn)行近26年，長(zhǎng)期處在冷熱兩種流體匯流的狀態(tài)下，僅熱脹冷縮的熱應(yīng)力就會(huì)對(duì)金屬材料的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大影響。

3.2 管道振動(dòng)

減溫水供水管道運(yùn)行中發(fā)生的長(zhǎng)期振動(dòng)，也會(huì)對(duì)聯(lián)箱管座產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力積蓄到一定程度時(shí)，會(huì)和熱應(yīng)力的作用累加，加劇熱疲勞破壞的發(fā)生，從而引起裂紋的發(fā)生。

3.3減溫器使用不當(dāng)

減溫器使用不合理，如低負(fù)荷時(shí)投減溫水，則容易使減溫水不能快速、及時(shí)霧化而噴濺在減溫器內(nèi)套筒上，使內(nèi)套筒的熱應(yīng)力增加。減溫水閥門內(nèi)漏，則減溫器一直處于投運(yùn)狀態(tài)，也會(huì)在一定程度上加大減溫器內(nèi)套筒的熱應(yīng)力，從而加快裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展。

3.4焊接及熱處理質(zhì)量不合格

焊接時(shí)如果質(zhì)量不合格，或者熱處理不當(dāng)，則會(huì)使焊縫硬度變大且殘留較大的焊接應(yīng)力，晶粒粗大，影響焊縫的使用壽命，設(shè)備運(yùn)行后，在交變熱應(yīng)力的影響下，導(dǎo)致焊肉及相連母材處產(chǎn)生裂紋。

3.5通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及相關(guān)資料進(jìn)行的檢查，該缺陷發(fā)生的根本原因就是長(zhǎng)期處在交變熱應(yīng)力的環(huán)境中引起的熱疲勞破壞。

4缺陷的處理

經(jīng)多次分析研究，決定對(duì)該處的裂紋進(jìn)行打磨，觀察裂紋發(fā)展情況，并同內(nèi)窺鏡檢查外筒內(nèi)壁的裂紋情況，如果在其他部位很少且無(wú)較大裂紋，并且此處裂紋延伸長(zhǎng)度可以切除掉，則要用角向磨光機(jī)等將裂紋部位挖除，對(duì)挖除部位堆焊填補(bǔ),在距焊接點(diǎn)300mm處進(jìn)行焊前預(yù)熱,加熱溫度250—300℃,焊后熱處理。

經(jīng)過(guò)多次打磨、探傷，最終將管座處裂紋全部挖掉，見(jiàn)圖4-1，裂紋焊前預(yù)熱和堆焊填補(bǔ)，對(duì)堆焊后的管座著色結(jié)果見(jiàn)圖4-2。將著色后發(fā)現(xiàn)的細(xì)小裂紋再進(jìn)行挖除補(bǔ)焊后，按焊接工藝對(duì)管座立焊縫進(jìn)行焊接和熱處理，焊縫著色結(jié)果見(jiàn)圖4-3，射線探傷結(jié)果無(wú)異常。

圖4-1聯(lián)箱管座挖除過(guò)程中圖4-2 聯(lián)箱管座堆焊后著色結(jié)果

圖4-3噴嘴管座立焊縫焊接后著色結(jié)果

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過(guò)此缺陷的分析和處理，可以從中汲取有益的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，現(xiàn)總結(jié)如下，以便今后的工作的借鑒。

5.1加強(qiáng)焊接全過(guò)程的工藝和質(zhì)量管理

焊接及其熱處理是過(guò)熱器二級(jí)減溫器噴嘴管座缺陷處理質(zhì)量的重要保證。在此次缺陷處理過(guò)程中，從焊前準(zhǔn)備到焊接和熱處理，焊接工藝中均有明確描述，嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接和焊前后熱處理，及時(shí)進(jìn)行打硬度和射線檢查，保證焊接質(zhì)量。

5.2加強(qiáng)備件質(zhì)量管理

備件質(zhì)量的可靠是檢修質(zhì)量和設(shè)備良好運(yùn)行狀態(tài)最有利的保證。陡河電廠通過(guò)自己幾十年的實(shí)踐已經(jīng)形成了一套行之有效的備件質(zhì)量管理體系。這點(diǎn)從現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)熱器二級(jí)減溫器能夠數(shù)十年穩(wěn)定運(yùn)行就可體現(xiàn)。

5.3提高檢修質(zhì)量和運(yùn)行水平，確保減溫器狀態(tài)良好

通過(guò)對(duì)減溫水聯(lián)箱管座裂紋缺陷的分析過(guò)程可以了解，陡河廠的檢修管理通過(guò)三級(jí)驗(yàn)收的質(zhì)量管理體系，已經(jīng)基本上滿足修必修好的要求。杜絕了減溫水閥門的內(nèi)漏，避免了減溫水由于設(shè)備缺陷自投運(yùn)現(xiàn)象的發(fā)生，從一定程度上延長(zhǎng)了減溫器的使用壽命，陡河電廠的發(fā)電部已經(jīng)形成一套合理、有效設(shè)備運(yùn)行方式，從制度上保證了減溫器的合理正確的使用。

5.4加強(qiáng)壽命管理和設(shè)備劣化分析

通過(guò)本次缺陷的分析和處理，認(rèn)為做好設(shè)備的壽命管理和劣化分析是十分必要的。無(wú)論從減溫器的設(shè)計(jì)使用壽命還是從其實(shí)際使用時(shí)間考慮，20多年的使用年限已經(jīng)是很長(zhǎng)，需要加強(qiáng)檢查的廣度和深度。從過(guò)熱器二級(jí)減溫器聯(lián)箱管座延伸至其他各個(gè)設(shè)備，要針對(duì)其易出現(xiàn)的劣化傾向特征進(jìn)行監(jiān)控檢查，爭(zhēng)取做到逢停必檢，把握好其劣化規(guī)律。力求做好壽命管理分析，做到及時(shí)、有效的維修管理。

參考文獻(xiàn)：

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