某電廠鍋爐受熱面中間定位管泄漏原因分析

曾琦　李鵬　樊國偉　王紅軍

摘 要：2011年2月14日，某電廠發生了一起后屏過熱器中間夾持管焊縫泄漏的事故，造成了鍋爐被迫停運。針對屏式過熱器夾持管對接焊縫處出現的開裂泄漏現象，通過對部件結構，受力情況，運行環境，焊接質量等的綜合分析，確認了引起開裂的主要因素，有針對性提出了處理措施。

關鍵詞：過熱器；夾持管；熱應力；撕裂；泄漏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.081

0 引言

某電廠#1、#2鍋爐為武漢鍋爐廠制造的WGZ 670/13.7-10型超高壓鍋爐，基本型式為：自然循環、一次中間再熱、倒U型布置、中速磨正壓直吹式制粉系統、直流燃燒器四角切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、全鋼構架、緊身封閉。

2011年2月14日，在進行定期巡檢工作時，發現#1爐乙側37米層人孔門內部有輕微聲音，截止到4月1日，爐內聲音逐漸變大，但不明顯。4月1日凌晨06：00出現明顯聲音變大，“四管泄漏”裝置報警，給水流量變大，確定為鍋爐受熱面泄露，停爐進行處理。

1 檢查發現的問題

停爐后檢查發現#1爐后屏（從甲側向乙側數）第15屏，中間定位管焊縫泄漏（說明：此管是從高過入口聯箱引出至出口聯箱），同時后屏入口聯箱從爐前向爐后數第15根屏過管和后屏出口聯箱從爐前向爐后數第1根屏過管出現泄漏，經測厚檢查，后屏出口聯箱從爐前向爐后數第2根到第10根屏過管（共9根）吹損減薄超標，本次消缺共更換12根屏過管。

2 金屬專業進行的工作

12根屏過管切除后經金屬監督人員光譜復核，其中中間定位管材質為鋼102，后屏入口聯箱從爐前向爐后數第15根屏過管和后屏出口聯箱從爐前向爐后數第1根屏過管以安裝焊縫為標記，焊縫上部材質為12Cr1MoV，焊縫下部材質為鋼102，后屏出口聯箱的9根吹損減薄的屏過管材質都為12Cr1MoV。

本次泄露和吹損減薄超標管子更換后，經外觀檢查，后屏出口聯箱從爐前向爐后數第10根屏過管的上焊縫發現錯口現象，其錯口值超過了約2mm，根據DL/T 869-2004《火力發電廠焊接技術規程》中7.1.4 a）的規定：鍋爐受熱面管子，外壁錯口值不大于10%壁厚，且不大于1mm，判定此管錯口值超標。

本次換管后新增焊縫24道，進行100%射線檢驗，檢驗結果發現，后屏出口聯箱從爐前向爐后數第7根管子的上焊縫發現有密集氣孔，質量等級評定為Ⅳ級，挖補后再次進行射線檢驗，焊縫檢驗合格。

3 缺陷原因分析

經過現場的檢查與觀察，中間定位管泄露部位在中間定位管與定位板的焊縫邊緣，為中間定位管與定位板拉裂泄露，中間定位管泄露后將后屏出口聯箱從爐前向爐后數第1根屏過管吹損泄露，同時將中間定位管的定位板吹斷，令中間定位管與定位板脫開后朝爐乙側偏下移動，使后屏出口聯箱第1根屏過管可直吹后屏入口聯箱從爐前向爐后數第15根屏過管，后屏入口聯箱第15根屏過管吹損泄露，最終發生此次停爐換管工作。

鍋爐受熱面的設計是根據鍋爐容量、參數和鍋爐整體布置，綜合考慮了管壁溫度、系統阻力、熱偏差、調整方式和材料等因素。由于鍋爐工質總吸熱量有一半以上是由過熱器和再熱器吸收的。所以，過熱器、再熱器的布置要盡量避免或減少管子之間的熱偏差，減少吸熱不均、流量不勻等問題。因此，在設計中，為了防止管子出現較大的變形，保持管排間的設計間距，使管排之間受熱情況相對平均和穩定，需要在管排的某些部位設置管夾、墊塊、固定板等定位連接裝置。但是由于鍋爐在運行中燃燒工況的復雜性和安裝、檢修等方面諸多不確定因素的影響。會造成管子受熱、變形和膨脹的不一致，而使管子定位連接裝置部位應力水平教高，并存在較大的應力。正是由于這種原因，過熱器和再熱器的定位連接裝置出現拉裂管子的現象，使應力拉裂成為“四管泄露”的又一個難以解決和控制的泄露難題。

由于后屏過熱器布置在爐膛最上部爐膛出口處，此處煙氣流速大，且有未燃盡的碳和飛灰對管排造成沖刷和腐蝕。造成了管排的擺動，在設計的應力不計算或安裝的不合理，長期運行中都可能會造成連接定位管的泄露等。

4 防范措施

4.1 運行方面采取的措施

運行調整中，保證燃料的完全燃燒，減少因不完全燃燒的大顆粒飛灰對管排的沖刷和腐蝕，從而對連接裝置造成影響拉傷管壁。

適當增加送風量，保證完全燃燒，加強對煤種的調配和化驗，運行人員做到心中有數，煤質較差時應比平時增加送風量，適當降低一次風壓，增加燃料的燃燒時間。

適當降低火焰中心，開大上層二次風，減小下層二次風，或者采用下層磨煤機煤量，也能達到增加燃料的燃燒時間。

減少熱偏差，防止熱偏差造成管壁的受熱不均勻即引起應力不平衡。

在日常巡檢中加強對鍋爐本體的聽音檢查。及時發現，防止類似因中間定位裝置的不穩定泄露刺傷周圍受熱面，增加泄露管排個數和面積。

4.2 檢修方面采取的措施

在消缺處理后已經將后屏中間定位管缺陷消除，今后在利用停爐的機會定期檢查此中間定位管的定位板焊縫情況。

在機組大小修防磨防爆檢查過程中，加強對鍋爐受熱面管定位板焊縫的檢查，避免再次發生此次拉裂泄露缺陷。

參考文獻 ：

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