600MW鍋爐末級再熱器泄漏原因及處理

摘要：在火力發(fā)電廠的運(yùn)行過程中，鍋爐受熱面的安全運(yùn)行極為重要，是與鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性并存的重要課題。文章分析了某600MW電站鍋爐末級再熱器泄漏這一較為多發(fā)且典型的事故，對同類型機(jī)組末級再熱器泄漏的檢查預(yù)防提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：鍋爐運(yùn)行；鍋爐受熱面；末級再熱器；泄漏原因；火力發(fā)電廠 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK227 文章編號：1009-2374（2016）25-0075-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.036

1 概述

某廠鍋爐是由哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司引進(jìn)三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）技術(shù)生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。型號為HG-1900/25.4-YM4。鍋爐再熱器由低溫再熱器和高溫再熱器兩部分組成。低溫再熱器布置于尾部雙煙道的前部煙道中，高溫再熱器布置于水平煙道中。

2 事件經(jīng)過

7月30日17∶00分，#2機(jī)組負(fù)荷為500.00MW，給水流量：1371.3t/h，B側(cè)再熱器入口煙氣溫度607℃，能量通道棒圖18點(diǎn)顯示為44異常，就地聽音，爐內(nèi)有異常聲音，通知運(yùn)行繼續(xù)跟蹤。

8月6日23∶00分，#2機(jī)組負(fù)荷為300.19MW，給水流量：918.5t/h，B側(cè)再熱器入口煙氣溫度522℃，能量通道棒圖22點(diǎn)顯示為83異常，就地聽音，爐內(nèi)異常聲音有擴(kuò)大，機(jī)組停運(yùn)處理。

8月7日18∶40分，啟動B引風(fēng)機(jī)對鍋爐強(qiáng)制通風(fēng)

冷卻。

8月8日10∶30分，鍋爐點(diǎn)檢及維護(hù)人員進(jìn)入末再檢查發(fā)現(xiàn)，末再出口集箱頂棚處末再管爐左數(shù)第22屏的2、3、4、5和23屏2、3、4根破損，第22屏的1、6和23屏1、5、6根吹損，第24排的第3根吹損（以上管均爐前數(shù)），第22、23屏間頂棚破損1根吹損1根，原始爆口是第22屏的第4根。

爐左數(shù)第22屏爐前數(shù)第4根為原始爆口，本次爆管破損的管子有：末再管爐左數(shù)第22屏的2、3、4、5和23屏2、3、4根破損，第22、23屏間頂棚管破損1根吹損1根被吹損的管子有：第22屏的1、6和23屏1、5、6根吹損，第24排的第3根吹損（以上管均爐前數(shù)），第22、23屏間頂棚管吹損1根。

原始爆口（爐左數(shù)第22屏第4根，原始爆口）如圖1、圖2、圖3：

3 泄漏處理及原因分析

停爐后，進(jìn)入末再檢查發(fā)現(xiàn)爐左側(cè)數(shù)第22屏爐前數(shù)第4根管異種鋼焊口T91側(cè)熱影響區(qū)處環(huán)向開裂，裂縫長度超過管圓周的一半多，此為原始爆口（圖4）。

原始爆口為異種鋼焊口的熱影響區(qū)。材質(zhì)T91/TP347H，規(guī)格φ51×4MWT，破損及吹損管子材質(zhì)TP347H，規(guī)格φ51×4MWT，頂棚管材質(zhì)SA-213 T12，規(guī)格φ63.5×9.0MWT，本次爆管共更換管子15根，TP347管材直管13根，長度1200mm，頂棚管2根，長度1200mm，共計30道焊口，X射線檢驗(yàn)全部合格。

導(dǎo)致末再管爆破的主要原因分析如下：

3.1 鍋爐廠焊口原因

從上面照片可以很清楚地看到，鍋爐廠在異種鋼焊接接頭T91與TP347H管子端部內(nèi)壁均存在削薄區(qū)域，T91管內(nèi)壁還明顯有車削留下的刀痕，這勢必會削弱管子的強(qiáng)度，使得該區(qū)域成為管子結(jié)構(gòu)上的薄弱區(qū)。而且內(nèi)壁削薄短的粗糙加工刀痕會造成應(yīng)力集中，進(jìn)一步削弱該區(qū)域的軸向承載能力。

焊接接頭兩側(cè)管子端部內(nèi)部存在壁厚削薄區(qū)域，當(dāng)工質(zhì)經(jīng)過由削薄形成的臺階及焊縫根部凸起的臺階時，在特定條件下工質(zhì)流場有較大改變，造成削薄段近內(nèi)壁工質(zhì)流速減緩，冷卻能力下降，從而造成局部溫度較大幅度提高。

異種鋼焊口T91側(cè)熱影響區(qū)處環(huán)向開裂，由于焊接接頭兩端部削薄結(jié)構(gòu)對工質(zhì)流場的影響，細(xì)微的變化（如削薄臺階和焊縫凸出的大小和形狀、削薄段內(nèi)壁加工刀痕的粗糙程度等）即可能造成較大的影響，是由于焊接接頭兩側(cè)管子端部內(nèi)壁削薄結(jié)構(gòu)在特定條件下造成的工質(zhì)流動變化引起的局部超溫，在結(jié)構(gòu)薄弱（壁厚削薄）區(qū)域，受較大的管圈熱脹應(yīng)力而發(fā)生的蠕變開裂，這是爆管的主要原因。

3.2 材質(zhì)原因

對爆破管子焊口上下部分進(jìn)行材質(zhì)確認(rèn)為T91與TP347H，吹損管子焊口上下部分材質(zhì)為T91與TP347H，與設(shè)計材質(zhì)一致，故可排除用錯材質(zhì)導(dǎo)致爆管的原因。

3.3 檢查不到位原因

大修期間策劃受熱面防磨防爆檢查由兩個不同的檢修公司來完成，兩個小組分別對#2機(jī)組受熱面進(jìn)行了全面細(xì)致的檢查，并對該部位做了著色及X射線檢查均未發(fā)現(xiàn)有異常，故可以排除因檢查不到位而引起的爆管。

對原始爆口管檢查情況發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)廠家在焊接接頭兩端部削薄結(jié)構(gòu)，這必然會降低爐管的強(qiáng)度，使得此區(qū)域成為管子結(jié)構(gòu)上的薄弱區(qū)，而且內(nèi)壁削薄短的粗糙加工刀痕會造成應(yīng)力集中，進(jìn)一步降低該區(qū)域的軸向承載能力，此為爆管的主要原因。加之機(jī)組偶爾的超溫運(yùn)行，導(dǎo)致運(yùn)行中發(fā)生爆裂。

4 暴露問題及防范措施

經(jīng)詳細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)，#2爐末再出口異種鋼焊口兩端部存在削薄，嚴(yán)重危害機(jī)組安全運(yùn)行。針對此類不安全隱患立即組織了排查和整改：（1）對#2爐末再出口管異種鋼焊口由爐內(nèi)改到爐外大包內(nèi)盡快制定改造方案并完成相關(guān)的材料等備件及時采購；（2）提高焊接質(zhì)量和質(zhì)量檢驗(yàn)水平，防止因焊接問題造成爆管。在大小修期間對老化的磨損較大的受熱面進(jìn)行了大面積的更換。鍋爐的換管工作承包給有資質(zhì)的火電安裝公司進(jìn)行焊接，并聘請第三方有資質(zhì)的檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)對焊口進(jìn)行探傷檢查，出具詳細(xì)的審查合格報告；（3）鍋爐停運(yùn)后，對具有同樣材質(zhì)的焊口進(jìn)行逐一排查檢驗(yàn)，同時對磨損較為嚴(yán)重的受熱面進(jìn)行測厚抽查，主觀上降低了由于設(shè)備老化磨損泄漏的幾率；（4）對高溫高壓部位的管材使用前做金屬檢驗(yàn)。鍋爐運(yùn)行做到逢停必查，有針對性地對T91與TP347H焊口建立檢驗(yàn)檢測臺賬，主觀上掌握焊口的劣化趨勢。對存在缺陷的管子及時進(jìn)行處理，同時加強(qiáng)與有資質(zhì)的檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)的合作，及時處理運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，確保設(shè)備的健康運(yùn)行。

在相鄰的#1機(jī)組停爐時對相關(guān)受熱面進(jìn)行了仔細(xì)排查后，發(fā)現(xiàn)也存在末再出口異種鋼焊口兩端部存在削薄的現(xiàn)象，由于整改及時，避免了同類型問題的再次發(fā)生，收到了良好的效果。

5 結(jié)語

在火力發(fā)電廠運(yùn)行過程中，鍋爐受熱面的安全運(yùn)行對整個機(jī)組的安全與穩(wěn)定起著重要的作用。由于鍋爐四管泄漏事故必須故障停爐，整臺機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性受到極大威脅，所以鍋爐爐管的防磨防爆檢查工作尤為重要。掌握典型的爆管案例，建立健全相關(guān)受熱面的維護(hù)檢查臺賬，了解相關(guān)受熱面的劣化趨勢，對預(yù)防受熱面泄漏有重大意義，因此必須堅決做好鍋爐爆管事故的分析工作，弄清楚造成受熱面泄漏的具體原因，同時制定對應(yīng)的預(yù)防措施，防止同類型的泄漏事故反復(fù)發(fā)生。

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作者簡介：陳菲菲（1988-），女，海南海口人，廣東省特種設(shè)備檢測研究院汕頭檢測院助理工程師，研究方向：熱能與動力工程。

（責(zé)任編輯：王 波）