高壓加熱器泄漏原因分析與渦流檢測的應(yīng)用

郭 煒

（大唐陽城發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 晉城 048102）

0 前言

現(xiàn)代大型汽輪機組通常采用回?zé)嵫h(huán)的方式提高給水在鍋爐內(nèi)吸熱過程的平均溫度，用以提高機組的熱經(jīng)濟性。而對于參數(shù)較高、容量較大的高壓加熱器，通常采用大旁路設(shè)計，泄漏故障往往導(dǎo)致數(shù)臺高加整體退出運行，造成高加投入率下降，影響機組運行的經(jīng)濟性。高壓加熱器在使用過程中出現(xiàn)的故障中絕大多數(shù)都為管束泄漏故障，因此對高壓加熱器的管束進行監(jiān)管和檢查是非常重要的。渦流探傷技術(shù)應(yīng)用于高加管束檢漏是一種新興技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用，在檢測過程中對管束不會產(chǎn)生任何的損壞和影響。對高壓加熱器進管束進行渦流探傷檢查，可以快速高效地檢查出泄漏缺陷和隱患。結(jié)合檢查結(jié)果對管束泄漏的原因進行分析，可制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

1 高壓加熱器管束泄漏的原因及危害

1.1 管束泄漏的原因

1.1.1 腐蝕

當(dāng)給水的水中氧氣溶解量超出標準的時候，就會不斷地對高壓加熱器管束的內(nèi)壁進行侵蝕，逐漸削弱管壁的厚度，同時也會腐蝕管束表面的金屬，當(dāng)管束表面的金屬被腐蝕完后，會對表面造成不同程度的破壞，甚至出現(xiàn)溝槽或者凹坑。另外，用于固定和密封管束的圓鋼與管束之間脹口的壓力也會隨之減小，這些原因都會在很大程度上造成高壓加熱器管束泄漏。

1.1.2 高加投退過程中操作不當(dāng)

在高壓加熱器投入使用前，操盤人員都比較重視暖管的時間，如果暖管的時間和規(guī)程標準不符合，就會發(fā)生高壓加熱器吸熱不均衡的狀況，進而造成管束變形，甚至出現(xiàn)管束泄漏。另外，在高壓加熱器停止使用的時候，上側(cè)疏水溫度下降之后形成了較大的溫差，在其停止使用以及吸熱不均衡而產(chǎn)生管束變形之后沒有及時移動到其他回路，再加上冷水側(cè)的冷卻速度較快，溫差發(fā)生的巨大變化造成管束和管板的脹口泄漏。

1.1.3 高壓加熱器運行過程中，未對上下端差進行合理控制

高壓加熱器在運行過程中，操盤人員的不恰當(dāng)調(diào)整以及高壓加熱器的水位自動控制錯誤又或者疏水調(diào)節(jié)裝置出現(xiàn)問題等都可能造成高加水位的波動幅度過大，進而造成上端差和下端差出現(xiàn)不正常波動，超出了各自的正常范圍。使管板變形量超過允許范圍，管子脹口開裂導(dǎo)致泄漏故障。

1.1.4 負荷變化過快造成的熱沖擊

在對機組自身負荷進行調(diào)節(jié)的過程中，無論負荷增加或減少，操盤人員都應(yīng)該嚴格控制負荷變化的速度。究其是主要原因，在負荷變化過程中，倘若速度過快，在很大程度上放大了給水壓力變化的速度，使較快的壓力變化速度和較慢的水溫產(chǎn)生矛盾，進而造成高壓加熱器的沖擊振動，使設(shè)備故障概率增大。

1.1.5 管束材料存在問題

在制造過程中，高壓加熱器的管束材料存在質(zhì)量缺陷，在使用過程中會造成裂痕、蝕坑等劣化情況，甚至可能會造成管束斷裂。這種情況會帶來相當(dāng)嚴重的后果，不但在很大程度上降低了高壓加熱器的熱效率，增加了燃煤量和耗電量，長此以往，高壓加熱器會長期受到給水的侵蝕，進而造成高壓加熱器筒體超壓爆炸。

1.1.6 停機保護不當(dāng)

高加停役達到100 h 以上時，要采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施，以防止停役期間設(shè)備腐蝕。根據(jù)設(shè)備停役時間或防寒防凍需要的不同，保護措施可分為濕法保護、干法保護和充氮保護等，其中充氮保護法較為常用。

1.2 管束泄漏的危害

管束泄漏的危害有4 點。1）在高壓加熱器發(fā)生泄漏后，由于給水壓力較大，對周邊的管束造成較大的沖擊力，繼而出現(xiàn)管束泄漏危害，將泄漏的范圍逐步擴大。2）在高壓加熱器發(fā)生泄漏危害以后，汽側(cè)疏水以及泄漏入殼側(cè)的給水混合，如果發(fā)生水位快速升高，就非常容易竄入抽汽管道，進而出現(xiàn)水沖擊，導(dǎo)致整個機組癱瘓。3）當(dāng)高壓加熱器管束堵塞會導(dǎo)致給水出口溫度降低，溫度下降造成主蒸汽溫度下降，要想正常運行就必須要提高燃煤量來滿足機組負荷的要求，進而造成爐膛內(nèi)溫度過高，在增加耗電量和耗煤量的同時，對節(jié)能效益的完成產(chǎn)生消極影響，甚至可能造成爐內(nèi)管管束泄漏的危害超溫損壞。為了防止鍋爐爐內(nèi)管道超溫，就必須要降低主蒸汽、再熱蒸汽參數(shù)，進而降低了汽輪機的功率，影響機組發(fā)電量。4）在發(fā)生泄漏之后，要想得到完全的處理，需要耗費大量的時間。如果系統(tǒng)存在缺陷，無形當(dāng)中就增加了加熱器的冷卻時間，進而降低加熱器的效能。

2 渦流探傷技術(shù)的應(yīng)用

2.1 渦流探傷技術(shù)的原理

渦流探傷技術(shù)是一種無損檢測技術(shù)，對被檢測對象的性能不會帶來任何損害和影響，是在電磁感應(yīng)原理的基礎(chǔ)上研究出的一種新型檢測技術(shù)。與傳統(tǒng)的殼側(cè)充鹵素檢查法、殼側(cè)抽真空檢查法相比較，該檢測方式具有檢查結(jié)果準確性高、檢查時間靈活等優(yōu)點。渦流探傷技術(shù)的探頭是由激勵線圈以及測量線圈組成的，將低頻率的交流電通入激勵線圈中，2 次將激勵線圈的能量流穿過管束井壁，并順著管壁進行傳播。利用測量線圈對激勵線圈在穿過管束井壁后重返管內(nèi)的磁場進行檢測。利用相同靈敏度的線圈對管束內(nèi)壁及外壁存在的不足以及管束井壁的厚度進行檢測，在檢測過程中如果出現(xiàn)缺陷，渦流就會發(fā)生變化，線圈的電流產(chǎn)生阻礙作用或者感應(yīng)電壓發(fā)生轉(zhuǎn)變，進而將管束存在缺陷的信號反饋出來。

2.2 渦流探傷技術(shù)的應(yīng)用

2017 年，在某廠600 MW 亞臨界汽輪機組1 號高加檢修中，首次采用遠場渦流檢測技術(shù)對高加管束進行檢查。該高壓加熱器管束規(guī)格為φ15.88×2.1，管束材質(zhì)為SA-556CrC2。遠場渦流與常規(guī)渦流方法不同的是：遠場區(qū)域的磁場主要是由激勵線圈附近的電磁能量穿出管壁，然后沿管外壁擴散，最后又進入管壁內(nèi)，感應(yīng)到檢測線圈上。這種檢測方式克服了由于趨膚效應(yīng)而造成導(dǎo)體有效電阻增加的束縛，可以廣泛適用于非鐵磁性性鋼管和鐵磁性鋼管的檢測。通常情況下，探頭的擺動不會對檢測結(jié)果產(chǎn)生影響，該技術(shù)可以高效地檢測出管束中是否存在蝕坑、孔洞以及是否夾雜了其他雜質(zhì)，是否存在裂痕等方面的不足。在對81 高壓加熱器5818 根管束進行的100%渦流檢測中，發(fā)現(xiàn)了其中11 根管束存在信號幅值超標、壁厚減薄的缺陷。通過對壁厚減薄超標的管束進行了封堵處理，有效控制了81 高壓加熱器運行中泄漏的風(fēng)險。

3 控制高壓加熱器泄漏的措施

3.1 控制給水溶氧量

可靠投運加藥系統(tǒng)和除氧器系統(tǒng)，利用化學(xué)除氧和除氧器熱力除氧，確保給水泵出口溶氧量小于10 ug/L，pH 值（25℃）控制在9.2～9.6。

3.2 高壓加熱器在投入使用以及停止使用過程中應(yīng)該注意的問題

為了預(yù)防高壓加熱器在投入使用過程中產(chǎn)生熱力沖擊，應(yīng)使用事故疏水系統(tǒng)對殼體和管道充分預(yù)暖。在使用過程中或者停止使用時，應(yīng)該合理控制水溫的變化，變化頻率應(yīng)該控制在1.1℃/min ～1.8℃/min 內(nèi)。高壓加熱器在停止使用后，根據(jù)壓力的等級從高到低逐級關(guān)閉，在投入使用時則相反。

3.3 確保高壓加熱器上、下端差處于最佳范圍

在運行中，要著重對上下端差進行實時監(jiān)控，如果出現(xiàn)了由于疏水位過低而造成上下端差加大的狀況時，應(yīng)該及時上報相關(guān)人員對其進行檢查，同時調(diào)整水位，確保上下端差處于標準的范圍當(dāng)中。應(yīng)該注意的是，如果高加器在運行過程中出現(xiàn)不凝結(jié)氣體聚集的狀況，就會對高壓加熱器的傳熱成效產(chǎn)生不良影響，造成上下端差迅速增加，這時需要對高壓加熱器中連續(xù)排空閥的開啟程度進行調(diào)整，防止不凝結(jié)氣體在加熱器中聚集起來。

3.4 確保高壓加熱器運行的穩(wěn)定性

機組負荷在變化過程中，應(yīng)控制變化頻率在0～3 MW/min內(nèi)，汽壓的變化頻率控制在0～0.05 MPa/min，同時將溫度變化頻率控制在57 ℃/h，并且確保溫度控制在0.5 ℃/min ～1 ℃/min。在機組出現(xiàn)緊急關(guān)閉的時候，應(yīng)該馬上截斷抽汽管道和水側(cè)，同時檢查抽汽逆止閥門以及電動門是否關(guān)閉，避免由于蒸汽的不斷涌入而對已經(jīng)不再流動的給水進行加熱，進而造成管束變形。截斷給水就是為了防止抽汽消失后，管板的快速冷卻而造成管束的焊接處受到變溫應(yīng)力的影響發(fā)生變形。

3.5 加強設(shè)備制造監(jiān)造管理

由于高加殼體往往采用焊接連接，在電廠現(xiàn)場檢修較為困難，因此加強在生產(chǎn)廠家的監(jiān)造管理十分必要。應(yīng)著力監(jiān)督生產(chǎn)廠家使用合格管材，并對管板與管子的焊接質(zhì)量進行探傷檢查，確保質(zhì)量可靠。在管口配置合適的防沖刷套管，并在每次檢修時進行檢查，提高設(shè)備可靠性。

3.6 設(shè)備停運充氮保護

用氮填充設(shè)備或有關(guān)組部件的前提是，這些設(shè)備或部件必須是完全干燥的，同時系統(tǒng)隔離嚴密。因此設(shè)備充氮后應(yīng)定時監(jiān)測壓力儀表并及時補充氮氣，如果下降過快，需要查明氣壓下降原因。

4 結(jié)語

高壓加熱器發(fā)生泄漏的原因有很多，不僅受到設(shè)計及制造質(zhì)量的影響，在運行過程中溫度變化，也會造成變溫應(yīng)力，進而影響高壓加熱器的正常運行。因此，在投入使用前應(yīng)該利用渦流探傷技術(shù)對高壓加熱器本身存在的缺陷進行檢查，從根源上杜絕泄漏事故的發(fā)生，除此之外，該文根據(jù)高壓加熱器運行過程中固有的特點采取相應(yīng)的預(yù)防措施，規(guī)避泄漏事故的發(fā)生，在運行過程中發(fā)生泄漏后及時分析原因，同時采用與之相對應(yīng)的處理辦法，防止泄漏范圍的擴大，進而確保高壓加熱器安全、穩(wěn)定運行。