某電廠省煤器泄漏原因分析及處理

王文濤，梁志剛

(1.華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.華電能源股份有限公司富拉爾基發(fā)電廠，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

“四管”受熱面是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備部件，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，在鍋爐運(yùn)行的各類失效和事故中，受熱面泄漏占比最高，達(dá)30%[1]，是造成火電機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)最主要的原因[2]。某電廠2號(hào)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HG-1025/17.5-YM36型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。2021年1月，省煤器發(fā)生泄漏，機(jī)組被迫停運(yùn)。為查清泄漏原因，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，針對(duì)本次泄漏深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面檢查分析。

1 事故情況

1月8日，機(jī)組運(yùn)行期間，四管泄漏報(bào)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)第27點(diǎn)異音明顯，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)尾部煙道左側(cè)省煤器與包墻過(guò)熱器附近存在輕微異音，但鍋爐補(bǔ)水量無(wú)變化，經(jīng)相關(guān)人員排查，無(wú)法確認(rèn)是否發(fā)生泄漏，機(jī)組繼續(xù)監(jiān)視運(yùn)行。運(yùn)行4天后，異音明顯加大，人孔門有水滲出，判斷尾部煙道左側(cè)第1組省煤器發(fā)生泄漏，向電網(wǎng)調(diào)度申請(qǐng)停機(jī)。為保障冬季供暖，省煤器持續(xù)泄漏12天，熱水鍋爐啟動(dòng)后，機(jī)組與系統(tǒng)解列。

投運(yùn)至本次停機(jī)，該機(jī)組累計(jì)運(yùn)行76 220 h，啟動(dòng)76次，進(jìn)行2次A級(jí)檢修，最近3次C修時(shí)間分別為2016年7月、2018年5月、2020年5月。省煤器采用順列、逆流、非沸騰式、蛇形管布置，蛇形管由H型鰭片管和少量光管組成，管子材質(zhì)為20G，規(guī)格為Φ42×5.5 mm，光管主要布置在管屏兩端，兩端光管上部布置阻流板，能有效防止光管受到煙氣沖刷。本次泄漏處鄰近的左側(cè)包墻過(guò)熱器管規(guī)格為Φ54×7 mm，泄漏點(diǎn)上方的低溫水平過(guò)熱器管規(guī)格為Φ57×7 mm，材質(zhì)均為20G。

2 檢查過(guò)程

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)尾部煙道標(biāo)高35.5 m左數(shù)第1、2屏省煤器共計(jì)4根管子發(fā)生泄漏，泄漏樣貌及相對(duì)位置見圖1。對(duì)泄漏管進(jìn)行檢查可知：泄漏點(diǎn)A、B、C分別位于省煤器左數(shù)第1屏上數(shù)第1、2、3根管子偏向爐右側(cè)，3處泄漏點(diǎn)附近母材均存在介質(zhì)沖刷溝槽，泄漏口周圍母材壁厚明顯減薄；泄漏點(diǎn)D位于省煤器左數(shù)第2屏上數(shù)第1根管，具體為3處圓形漏點(diǎn)D1、D2，其位置正對(duì)第1屏A、B、C泄漏點(diǎn)。D1漏點(diǎn)位于鰭片焊縫熔合線處沿周向依次排列，該處焊肉存在與泄漏點(diǎn)尺寸匹配的明顯介質(zhì)吹損溝槽，焊肉邊緣棱角分明，未有外來(lái)介質(zhì)吹損、煙氣嚴(yán)重磨損痕跡，發(fā)生泄漏的4根管子未見脹粗鼓包，外表面未見明顯氧化、腐蝕等現(xiàn)象。

(a) (b)

(c) (d)圖1 泄漏樣貌及位置

割取泄漏管子對(duì)內(nèi)壁進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，內(nèi)壁表面未見明顯氧化、腐蝕情況。省煤器管子上鰭片焊縫整圈等間距均勻布置，鰭片焊縫熔敷于管子表面屬于非貫穿管子型結(jié)構(gòu)。鰭片整圈焊縫中除連接鰭片外，剩余部分裸露在母材表面,泄漏及鄰近管子鰭片焊縫存在不連續(xù)、弧坑等現(xiàn)象。3處圓形泄漏點(diǎn)位于焊縫熔合線鄰近母材，觀察管子內(nèi)壁，3處泄漏點(diǎn)形狀規(guī)則呈圓形，見圖2。另外，管子外表面焊肉存在明顯的介質(zhì)吹損溝槽，焊肉棱角分明，可判斷3個(gè)圓形漏點(diǎn)為介質(zhì)由管內(nèi)向外泄漏而非由其他管子的外來(lái)介質(zhì)吹損所致。對(duì)鄰近省煤器管子進(jìn)行擴(kuò)大檢查，發(fā)現(xiàn)省煤器左數(shù)第2屏、第3屏的上數(shù)第1-4根管子左側(cè)存在不同程度的介質(zhì)吹損痕跡、壁厚減薄情況。

圖2 漏點(diǎn)D內(nèi)壁樣貌

鄰近其他管子未見介質(zhì)吹損、煙氣磨損、壁厚明顯減薄等異常情況。第1-3屏省煤器150～250 mm長(zhǎng)護(hù)瓦斷裂缺失。在省煤器第2屏未脫落部分?jǐn)嗔烟帲o(hù)瓦翹起，斷裂線平直，護(hù)瓦撕裂痕跡明顯。泄漏點(diǎn)鄰近其他位置管子護(hù)瓦完好，未見脫落、翹起、移位等異常情況。鄰近的左側(cè)包墻過(guò)熱器管、泄漏點(diǎn)上方的低溫水平過(guò)熱器管未見介質(zhì)吹損、沖刷減薄、煙氣異常磨損等情況。

本次泄漏附近布置有長(zhǎng)吹灰器，但本次泄漏點(diǎn)緊靠包墻過(guò)熱器，處于吹灰器吹掃盲區(qū)，且現(xiàn)場(chǎng)檢查未見較大磨損區(qū)域，可排除因吹灰器吹掃造成省煤器管子磨損減薄導(dǎo)致泄漏的可能。省煤器設(shè)計(jì)無(wú)溫度測(cè)點(diǎn)，查看省煤器集箱處壓力測(cè)點(diǎn)，運(yùn)行期間未見超壓情況。

3 設(shè)備檢修情況

2019年至本次泄漏期間，省煤器歷次防磨防爆檢查情況為2019年5月26日—31日防磨防爆檢查期間，發(fā)現(xiàn)省煤器下部入口集箱出口彎管159根管子磨損；2019年9月19日—9月23日機(jī)組停備期間，檢查發(fā)現(xiàn)省煤器下部入口集箱出口彎管19根管子磨損；2020年5月12日—25日小修期間，檢查發(fā)現(xiàn)省煤器下部左側(cè)入口彎管上部2根磨損。以上3次檢查發(fā)現(xiàn)的磨損管子不是本次發(fā)生泄漏及鄰近位置，檢查期間對(duì)磨損的管子進(jìn)行了壁厚測(cè)量，并加裝了防磨護(hù)瓦。2020年10月機(jī)組停備期間是本次泄漏前的最后1次防磨防爆檢查，檢查發(fā)現(xiàn)包含本次泄漏點(diǎn)在內(nèi)的左數(shù)1、2、3、4屏，右側(cè)1、2、3、4、5屏省煤器管存在煙氣磨損情況。針對(duì)上述磨損管子進(jìn)行壁厚測(cè)量，實(shí)測(cè)數(shù)值未見減薄超標(biāo)，滿足最小需要壁厚要求，并加裝了護(hù)瓦處理。

4 原因分析

焊縫熔合線附近母材的3處圓形漏點(diǎn)中D1是第1泄漏點(diǎn)，D1漏點(diǎn)泄漏介質(zhì)首先吹向自身管子防磨護(hù)瓦，介質(zhì)方向在護(hù)瓦表面反彈吹向管子母材，壁厚不斷減薄，直至不能滿足強(qiáng)度要求形成泄漏點(diǎn)D2。與此同時(shí)，防磨護(hù)瓦在介質(zhì)吹損下不斷減薄、變形、移位，最終斷裂脫落。泄漏介質(zhì)在無(wú)護(hù)瓦影響下，吹向?qū)?cè)正對(duì)第1屏上下布置的各管子護(hù)瓦及母材，使護(hù)瓦及母材不斷減薄，護(hù)瓦斷裂脫落，母材吹損減薄形成泄漏點(diǎn)A、B、C。第1屏管子泄漏的介質(zhì)吹向爐右側(cè)，造成第2、3屏停機(jī)。鰭片焊縫結(jié)構(gòu)和微觀組織不連續(xù)，焊接不規(guī)范，鰭片焊縫存在管子母材、護(hù)瓦損傷。介質(zhì)互相吹損對(duì)側(cè)管子母材及護(hù)瓦，損傷、泄漏不斷擴(kuò)大，機(jī)組存在咬邊、損傷等缺陷，結(jié)構(gòu)不連續(xù)造成應(yīng)力集中，缺陷不斷擴(kuò)大，在熔合線附近母材發(fā)生泄漏是本次停機(jī)事故的主要原因。

5 防范措施

a.因鰭片省煤器管板固定及管排密集，短期無(wú)法更換泄漏管段，因此對(duì)本次泄漏、損傷及壁厚減薄超標(biāo)的2根省煤器管暫時(shí)進(jìn)行封堵處理，封堵位置為省煤器入口集箱出口管、省煤器出口集箱入口管。

b.對(duì)省煤器鰭片焊縫進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，必要時(shí)進(jìn)行滲透、超聲波等無(wú)損檢測(cè)[3-4]。

c.進(jìn)一步加強(qiáng)焊接技術(shù)監(jiān)督管理，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求提高焊接環(huán)節(jié)的規(guī)范性、合規(guī)性[5-6]。

d.利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì)對(duì)泄漏損傷的管子進(jìn)行更換，取消封堵裝置，恢復(fù)管子原始設(shè)計(jì)。

e.以本次泄漏事故為警示，舉一反三，對(duì)同類型鍋爐省煤器管加大檢查力度，提前消除隱患。

6 結(jié)語(yǔ)

鰭片焊接不規(guī)范，鰭片焊縫存在咬邊、損傷等缺陷，在熔合線附近母材發(fā)生泄漏是造成本次停機(jī)的最主要原因。根據(jù)本次泄漏原因并結(jié)合機(jī)組實(shí)際，制定針對(duì)性防磨防爆檢查方案，特別注意鰭片焊縫、護(hù)瓦等位置檢查，對(duì)包括本次泄漏位置在內(nèi)的易失效區(qū)域提高外觀質(zhì)量檢查、壁厚及無(wú)損檢測(cè)頻次，并提高檢查有效性。全面提高受熱面技術(shù)監(jiān)督質(zhì)量，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。