某電廠鍋爐受熱面中間定位管泄漏原因分析

曾琦　李鵬　樊國偉　王紅軍

摘 要：2011年2月14日，某電廠發(fā)生了一起后屏過熱器中間夾持管焊縫泄漏的事故，造成了鍋爐被迫停運(yùn)。針對(duì)屏式過熱器夾持管對(duì)接焊縫處出現(xiàn)的開裂泄漏現(xiàn)象，通過對(duì)部件結(jié)構(gòu)，受力情況，運(yùn)行環(huán)境，焊接質(zhì)量等的綜合分析，確認(rèn)了引起開裂的主要因素，有針對(duì)性提出了處理措施。

關(guān)鍵詞：過熱器；夾持管；熱應(yīng)力；撕裂；泄漏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.081

0 引言

某電廠#1、#2鍋爐為武漢鍋爐廠制造的WGZ 670/13.7-10型超高壓鍋爐，基本型式為：自然循環(huán)、一次中間再熱、倒U型布置、中速磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)、直流燃燒器四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、緊身封閉。

2011年2月14日，在進(jìn)行定期巡檢工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)#1爐乙側(cè)37米層人孔門內(nèi)部有輕微聲音，截止到4月1日，爐內(nèi)聲音逐漸變大，但不明顯。4月1日凌晨06：00出現(xiàn)明顯聲音變大，“四管泄漏”裝置報(bào)警，給水流量變大，確定為鍋爐受熱面泄露，停爐進(jìn)行處理。

1 檢查發(fā)現(xiàn)的問題

停爐后檢查發(fā)現(xiàn)#1爐后屏（從甲側(cè)向乙側(cè)數(shù)）第15屏，中間定位管焊縫泄漏（說明：此管是從高過入口聯(lián)箱引出至出口聯(lián)箱），同時(shí)后屏入口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第15根屏過管和后屏出口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第1根屏過管出現(xiàn)泄漏，經(jīng)測(cè)厚檢查，后屏出口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第2根到第10根屏過管（共9根）吹損減薄超標(biāo)，本次消缺共更換12根屏過管。

2 金屬專業(yè)進(jìn)行的工作

12根屏過管切除后經(jīng)金屬監(jiān)督人員光譜復(fù)核，其中中間定位管材質(zhì)為鋼102，后屏入口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第15根屏過管和后屏出口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第1根屏過管以安裝焊縫為標(biāo)記，焊縫上部材質(zhì)為12Cr1MoV，焊縫下部材質(zhì)為鋼102，后屏出口聯(lián)箱的9根吹損減薄的屏過管材質(zhì)都為12Cr1MoV。

本次泄露和吹損減薄超標(biāo)管子更換后，經(jīng)外觀檢查，后屏出口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第10根屏過管的上焊縫發(fā)現(xiàn)錯(cuò)口現(xiàn)象，其錯(cuò)口值超過了約2mm，根據(jù)DL/T 869-2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》中7.1.4 a）的規(guī)定：鍋爐受熱面管子，外壁錯(cuò)口值不大于10%壁厚，且不大于1mm，判定此管錯(cuò)口值超標(biāo)。

本次換管后新增焊縫24道，進(jìn)行100%射線檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，后屏出口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第7根管子的上焊縫發(fā)現(xiàn)有密集氣孔，質(zhì)量等級(jí)評(píng)定為Ⅳ級(jí)，挖補(bǔ)后再次進(jìn)行射線檢驗(yàn)，焊縫檢驗(yàn)合格。

3 缺陷原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的檢查與觀察，中間定位管泄露部位在中間定位管與定位板的焊縫邊緣，為中間定位管與定位板拉裂泄露，中間定位管泄露后將后屏出口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第1根屏過管吹損泄露，同時(shí)將中間定位管的定位板吹斷，令中間定位管與定位板脫開后朝爐乙側(cè)偏下移動(dòng)，使后屏出口聯(lián)箱第1根屏過管可直吹后屏入口聯(lián)箱從爐前向爐后數(shù)第15根屏過管，后屏入口聯(lián)箱第15根屏過管吹損泄露，最終發(fā)生此次停爐換管工作。

鍋爐受熱面的設(shè)計(jì)是根據(jù)鍋爐容量、參數(shù)和鍋爐整體布置，綜合考慮了管壁溫度、系統(tǒng)阻力、熱偏差、調(diào)整方式和材料等因素。由于鍋爐工質(zhì)總吸熱量有一半以上是由過熱器和再熱器吸收的。所以，過熱器、再熱器的布置要盡量避免或減少管子之間的熱偏差，減少吸熱不均、流量不勻等問題。因此，在設(shè)計(jì)中，為了防止管子出現(xiàn)較大的變形，保持管排間的設(shè)計(jì)間距，使管排之間受熱情況相對(duì)平均和穩(wěn)定，需要在管排的某些部位設(shè)置管夾、墊塊、固定板等定位連接裝置。但是由于鍋爐在運(yùn)行中燃燒工況的復(fù)雜性和安裝、檢修等方面諸多不確定因素的影響。會(huì)造成管子受熱、變形和膨脹的不一致，而使管子定位連接裝置部位應(yīng)力水平教高，并存在較大的應(yīng)力。正是由于這種原因，過熱器和再熱器的定位連接裝置出現(xiàn)拉裂管子的現(xiàn)象，使應(yīng)力拉裂成為“四管泄露”的又一個(gè)難以解決和控制的泄露難題。

由于后屏過熱器布置在爐膛最上部爐膛出口處，此處煙氣流速大，且有未燃盡的碳和飛灰對(duì)管排造成沖刷和腐蝕。造成了管排的擺動(dòng)，在設(shè)計(jì)的應(yīng)力不計(jì)算或安裝的不合理，長期運(yùn)行中都可能會(huì)造成連接定位管的泄露等。

4 防范措施

4.1 運(yùn)行方面采取的措施

運(yùn)行調(diào)整中，保證燃料的完全燃燒，減少因不完全燃燒的大顆粒飛灰對(duì)管排的沖刷和腐蝕，從而對(duì)連接裝置造成影響拉傷管壁。

適當(dāng)增加送風(fēng)量，保證完全燃燒，加強(qiáng)對(duì)煤種的調(diào)配和化驗(yàn)，運(yùn)行人員做到心中有數(shù)，煤質(zhì)較差時(shí)應(yīng)比平時(shí)增加送風(fēng)量，適當(dāng)降低一次風(fēng)壓，增加燃料的燃燒時(shí)間。

適當(dāng)降低火焰中心，開大上層二次風(fēng)，減小下層二次風(fēng)，或者采用下層磨煤機(jī)煤量，也能達(dá)到增加燃料的燃燒時(shí)間。

減少熱偏差，防止熱偏差造成管壁的受熱不均勻即引起應(yīng)力不平衡。

在日常巡檢中加強(qiáng)對(duì)鍋爐本體的聽音檢查。及時(shí)發(fā)現(xiàn)，防止類似因中間定位裝置的不穩(wěn)定泄露刺傷周圍受熱面，增加泄露管排個(gè)數(shù)和面積。

4.2 檢修方面采取的措施

在消缺處理后已經(jīng)將后屏中間定位管缺陷消除，今后在利用停爐的機(jī)會(huì)定期檢查此中間定位管的定位板焊縫情況。

在機(jī)組大小修防磨防爆檢查過程中，加強(qiáng)對(duì)鍋爐受熱面管定位板焊縫的檢查，避免再次發(fā)生此次拉裂泄露缺陷。

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