300MW機組鍋爐中溫再熱器泄漏原因分析

宮偉基

摘 要：通過化學(xué)成分分析、金相分析和機械性能試驗，對某300MW機組鍋爐中溫再熱器泄漏原因進(jìn)行分析，認(rèn)為泄漏原因為長時過熱，提出了相應(yīng)的處理防范措施。

關(guān)鍵詞：中溫再熱器;泄漏;分析

中圖分類號：TK229.66 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0169-02

1 設(shè)備概況

某公司1號鍋爐系東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司設(shè)計制造的DG1025/18.2-Ⅱ6型亞臨界一次中間再熱、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、輕型爐墻、п型露天布置的單汽包燃煤鍋爐，于1999年10月投入運行。

再熱器系統(tǒng)按蒸汽流程依次分為壁式再熱器、中溫再熱器、高溫再熱器。壁式再熱器單排豎直布置在爐膛上部大屏區(qū)，緊貼在前墻和側(cè)墻水冷壁管向火面上。中溫再熱器布置在水冷壁折煙角上，共32片，管子橫向節(jié)距S1=457.2mm，管子縱向節(jié)距S2=70mm，每片由14根管子繞成，規(guī)格Φ60×4（其中每片的后數(shù)第9-12根與高溫再熱器過渡位置采用大小頭變徑為Φ51×4）。夾持管下彎頭及出口最外圈為T91、入口段外4根和內(nèi)1、2圈為12Cr1MoV，其余為15CrMo。高溫再熱器位于中溫再熱器后側(cè)的水平煙道斜坡區(qū)域，由中溫再熱器每片分成兩片，共64片，每片由7根管子繞成U型。中溫再熱器與高溫再熱器間的結(jié)構(gòu)見圖1。

2 泄漏情況

2015年8月3日11：23，#31機組A/B引風(fēng)機指令突然增大至92.3%/82.3%，電流181.1/183.3A，同比前一日相同負(fù)荷工況下A/B引風(fēng)機指令上漲約12%，電流增加17-19A。補水量增加至70t/h，煙溫同比增加30℃，就地檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐有泄漏聲，判斷為屏式過熱器、中溫再熱器區(qū)域泄漏。

停運后進(jìn)入爐內(nèi)檢查，發(fā)現(xiàn)中溫再熱器自B向A數(shù)第13屏、爐后向爐前數(shù)第12根（編號13-12，下同）直管（管子規(guī)格為Φ60×4，材質(zhì)為15CrMo）彎頭上約3米處泄漏（該管從U型彎入口處至出口段頂棚處均存在脹粗現(xiàn)象），并造成該屏附近3根直管和第14屏4根直管泄漏，該兩屏其它15根直管吹損超標(biāo)，其中第14屏爐后向爐前數(shù)第17和18根直管跳出管排造成下部U型彎變形。

管子初始爆口不大，邊緣為鈍邊，爆口附近有很多平行于爆口的軸向裂紋，且爆口附近脹粗明顯，靠近爆口附近的最大管徑達(dá)到了Φ70mm，從宏觀形貌看，屬于典型的長期過熱爆口，見圖2。

3 檢查及取樣檢驗

3.1 宏觀檢查情況

對與泄漏管對應(yīng)的高再及中再其它管子進(jìn)行宏觀檢查，未發(fā)現(xiàn)外表面存在明顯的氧化皮及軸向裂紋，蠕脹測量未發(fā)現(xiàn)異常。

3.2 異物排查情況

（1）經(jīng)割除中溫再熱器13-12泄漏管下部U型彎后，檢查未發(fā)現(xiàn)管內(nèi)存在氧化皮或脫落跡象，未發(fā)現(xiàn)其它異物;

（2）對中溫再熱器13-12及相對應(yīng)的高溫再熱器管進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，未發(fā)現(xiàn)異常;

（3）對中溫再熱器入口聯(lián)箱及高溫再熱器出口聯(lián)箱割開封頭進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)聯(lián)箱內(nèi)部有異物;割開中溫再熱器入口聯(lián)箱出口管及高溫再熱器出口聯(lián)箱入口管檢查，未發(fā)現(xiàn)管徑局部變小及異物;

（4）在爐頂大包內(nèi)，中溫再熱器出口管徑由Φ60×4變徑至Φ51×4，至高溫再熱器入口又由Φ51×4變徑至Φ60×4，經(jīng)對以上管子割除后，未發(fā)現(xiàn)管內(nèi)存在異物或局部通流截面變小的情況。

3.3 壁溫曲線查閱情況

中溫再熱器測點安裝在B側(cè)第3、8、13、17、22、28屏最外圈的出口段T91出口管上，各測點壁溫曲線未見超溫現(xiàn)象。7月27日啟機后最高壁溫527℃，而中溫再熱器報警壁溫為545℃，運行溫度遠(yuǎn)低于低于報警溫度，查閱2014年1月至2015年3月份運行曲線，未見超溫現(xiàn)象。同時，自2011年10月整體優(yōu)化以來，因汽機通流改造，#31爐冷再溫度較以前低約10-15℃，造成再熱蒸汽出口溫度一直偏低，2014年平均溫度為518.91℃，因此排除了中溫再熱器整體超溫的可能性。

本次泄漏管未安裝壁溫測點，不排除存在超溫現(xiàn)象而未檢測到的情況。

3.4 取樣檢驗結(jié)果

對泄漏的13-12和相鄰管段13-11、14-12取樣，進(jìn)行化學(xué)成分分析、金相分析和力學(xué)性能試驗。

3.4.1 化學(xué)成分分析

對泄漏管及附近的三段管子進(jìn)行光譜分析，母材的化學(xué)成分測試結(jié)果滿足《GB 5310-2008高壓鍋爐用無縫鋼管》對15CrMo材料的成分要求，材質(zhì)符合要求，排除了錯用材質(zhì)的因素。

3.4.2 金相分析

采用化學(xué)拋光方法進(jìn)行拋光，用3%硝酸酒精溶液進(jìn)行腐蝕，按照《DL/T787-2001火電廠用15CrMo鋼珠光體球化評級標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行評判，距離爆口1米的脹粗管金相組織為鐵素體+極少量珠光體+碳化物，珠光體區(qū)域形態(tài)特征基本消失，碳化物在境界聚集，珠光體球化等級4.5級，如圖3。13-11金相組織為鐵素體+珠光體+碳化物，珠光體區(qū)域形態(tài)特征較完整，層片狀碳化物部分分散，部分碳化物成粒狀，珠光體球化等級2.5級，如圖4。14-12金相組織為鐵素體+珠光體+碳化物，珠光體區(qū)域形態(tài)特征完整，層片狀碳化物開始分散，珠光體球化等級2級，如圖5。

3.4.3 拉伸試驗

依據(jù)GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》，對試樣進(jìn)行拉伸性能試驗，三個拉伸試樣均在標(biāo)距內(nèi)斷裂，拉伸數(shù)據(jù)有效，結(jié)果見表1。從表中可見，泄漏管段抗拉強度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值;其余兩根管子機械性能指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

4 原因分析

結(jié)合現(xiàn)場檢查及取樣分析結(jié)果，認(rèn)為中溫再熱器管本次泄漏原因為長時過熱。因脹粗及泄漏僅發(fā)生在單根管子上，其它管未發(fā)現(xiàn)過熱及超溫現(xiàn)象，排除了煙溫高及設(shè)計因素造成的泄漏，確定泄漏是因蒸汽側(cè)流量低導(dǎo)致的，致管壁長時間小幅度超溫運行，材料老化，機械性能下降，無法滿足繼續(xù)運行的要求。

5 結(jié)語

本次中溫再熱器泄漏原因為長時過熱，盡管經(jīng)過全面檢查未發(fā)現(xiàn)異物，但更換管子后應(yīng)在該管圈增加壁溫測點，監(jiān)控壁溫變化，發(fā)現(xiàn)壁溫異常時進(jìn)行進(jìn)一步分析檢查。

參考文獻(xiàn)

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