水冷壁爆口特殊形態(tài)解析

摘要：發(fā)電廠“四管泄漏”是影響電站機組安全、經(jīng)濟運行的重大隱患之一，防止四管泄漏是是電廠保證機組安全穩(wěn)定運行的首要任務(wù)。通過對某電廠水冷壁爆管的爆口特殊形態(tài)分析對比，查找原因提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：水冷壁 爆管 蠕變速度

1 水冷壁爆管

某電廠水冷壁管爆管泄漏，經(jīng)檢查在鍋爐水平煙道折焰角處，發(fā)現(xiàn)位于末級再熱器下方前排折焰角水冷壁（SA210C Φ63.5X7）吊掛管向后400mm處，第24根水冷壁管 爆口直徑約25mm。

2 事故原因分析

2.1 本次爆口形態(tài)解析

由于爆口形態(tài)特殊，送至山東電科院檢測，電科院專家對送檢的爆口管道和附近沖刷管道進行了金相分析，檢驗結(jié)論是兩根管材金相組織均為球化2級，組織正常，沒有發(fā)現(xiàn)微觀缺陷裂紋等。

2.1.1 從照片爆口宏觀特征和金相分析看，本次爆管不屬于超溫爆管，從電科院金相檢驗結(jié)果推斷，管材本身不存在缺陷，爆管后，鍋爐電檢員對本次水冷壁爆管附近進行了宏觀檢查沒有發(fā)現(xiàn)第二個泄漏點。

2.1.2 在檢查中發(fā)現(xiàn)第25根管上部距爆口（第24根）部位200mm處密封焊接處有凹痕（4.8mm），屬于管子本身缺陷（有可能是密封焊接過程中電焊誤碰使管子損傷）。當管子表面被氣焊（電焊）碰傷后，在管子表面形成類似圓錐形的坑，管子在錐尖強度最薄弱處爆開，蒸汽沿著圓錐形邊沿噴射就形成這種形態(tài)特殊的爆口。

2.2 長期過熱引發(fā)鍋爐爆管解析

鍋爐受熱面管在長期高溫下運行時，主要承受蒸汽壓力形成的對鋼管的切向應(yīng)力。當水冷壁管在正常的設(shè)計參數(shù)（溫度、壓力）下運行時，鋼管以數(shù)量級的蠕變速度發(fā)生正常的徑向蠕變。但當鋼管處于長期超溫工況時，由于運行溫度的提高，即使鋼管所受的應(yīng)力不變，鋼管也會以加快了的蠕變速度而發(fā)生管徑脹粗。蠕變速度的加快程度與超溫的溫度水平有關(guān)。隨著超溫幅度的提高，蠕變速度也會增加若干倍。隨著超溫運行時間的增加，管徑就越脹越粗大，逐漸在各處產(chǎn)生晶間裂紋；晶間裂紋的繼續(xù)積聚并擴大就成為宏觀軸向裂紋，最后以比正常溫度正常壓力下小得多的運行時間而開裂爆管。

2.2.1 長期過熱爆管的宏觀特征

爆口斷面粗糙不平，爆口處無明顯減薄，附近管子有輕微脹粗，外壁氧化皮較厚，呈土褐色，常附有結(jié)渣，并伴有與管子爆口平行的縱向裂紋。

2.2.2 長期過熱爆管的組織變化情況

對珠光體類型管子，在爆口及附近管段出現(xiàn)珠光體嚴重球化、珠光體形態(tài)消失、碳化物在晶界上呈鏈狀分布，可觀察到明顯的晶間蠕變裂紋。對碳鋼管子還有石墨化現(xiàn)象；對貝氏體類型管子則有碳化物在原奧氏體晶界上呈鏈狀分布，可觀察到明顯的晶間蠕變裂紋。

2.3 短期過熱引發(fā)鍋爐爆管解析

鍋爐受熱面管子在運行過程中，由于冷卻條件的惡化等原因，使部分管壁溫度在短時間內(nèi)突然上升，以至達到鋼的臨界點以上的溫度。在這樣高的溫度下鋼的抗拉強度急劇下降，管子發(fā)生大量的塑性變形，管徑脹粗，管壁減薄，隨后產(chǎn)生剪切斷裂而爆破。

2.3.1 短期過熱爆管宏觀特征

爆口斷面鋒利，爆口處明顯減薄，附近管子脹粗明顯，外壁光滑，爆口張口較大，呈喇狀。

2.3.2 短期過熱爆管組織變化情況

對低合金珠光體耐熱鋼來說，短期過熱一般會引起組織中的相變，金相組織會出現(xiàn)貝氏體甚至馬氏體。

3 防范措施

3.1 加強運行管理和實驗研究

3.1.1 嚴格控制各受熱面管壁參數(shù)，加強運行監(jiān)視，對于特殊工況時的超溫狀態(tài)提前采取辦法盡量避免，嚴禁人為超溫調(diào)整的發(fā)生。

3.1.2 重視受熱面的吹灰工作，保證其正常、定期投入，避免因積灰產(chǎn)生煙氣走廊，引起熱偏差和造成局部磨損。

3.1.3 重視相關(guān)的試驗工作，尤其爐內(nèi)動力場實驗等要符合實際。

3.1.4 視停爐后的的受熱面保護工作，采用有效的停爐保護措施。

3.2 加強檢修管理，提高檢修手段

3.2.1 加強受熱面檢查，尤其是煙氣走廊、結(jié)構(gòu)不合理布置、超溫過熱、變形異常等重點部位，必須深入、細致，做到點滴不漏。

3.2.2 提高檢修手段，利用檢修機會，對易磨損部位加裝、補充防護板，更換掉落、變形的護鐵，減少煙氣的沖刷；對定位不佳的管子、護卡或夾塊等進行固定或調(diào)整等。

3.2.3 保證檢修質(zhì)量，作到應(yīng)修必修，修必修好。對檢修項目實行三級驗收，不合格的堅持返工處理，堅決不留后患。

3.2.4 將消防水引至水平煙道處，利用停爐機會對、折焰角全面水沖洗，并檢查焊口、密封板區(qū)域管排有無硬傷等情況。

3.2.5 積極和廠家聯(lián)系溝通有關(guān)水平煙道積灰問題，是否可以將原脈沖吹灰改為蒸汽吹灰器，并提出改進方案。

3.3 加強金屬監(jiān)督工作

3.3.1 安裝、檢修中確保管材質(zhì)量、材質(zhì)等符合規(guī)定；管子的檢驗、實驗等項目不能走形式；對存在蠕變、老化等現(xiàn)象的管材，應(yīng)要求有鑒定報告、處理意見、強化實施；對異常現(xiàn)象及時分析處理，總結(jié)事故情況，積累資料，為更有效地減少“四管“爆漏提供技術(shù)依據(jù)。

3.3.2 加強焊工的培訓，嚴格執(zhí)行檢修規(guī)程，合理確定檢修工藝，確保焊接質(zhì)量等。

4 結(jié)論

機組安裝時，在泄漏管子附近密封焊接過程中氣焊（電焊）誤碰使管子損傷，致使管子局部減薄，機械強度下降，在機組冷熱啟停及運行中，管子受到外部熱應(yīng)力和管內(nèi)介質(zhì)的壓力作用下，造成后期管子泄漏。在機組安裝或檢修過程中，嚴格執(zhí)行檢修工藝，進一步提高焊工的焊接水平，加強過程監(jiān)督，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運行。

參考文獻:

[1]程紹兵等.《大容量鍋爐高溫受熱面超溫失效原因及對策》廣東電力，2004年1月.

[2]陶增毅.《電廠金屬材料》水利電力出版社1986年5月第一版.