1000MW超超臨界塔式鍋爐典型問題及解決方案綜述

姚贊新

摘? 要：文章對由上海鍋爐廠設計、制造的1000MW超超臨界塔式鍋爐在投入運行中出現的典型問題進行了分析并且制訂解決方案，為今后同類型機組的設計、制造、安裝、檢修、監督提供借鑒，提高1000MW超超臨界塔式鍋爐安全可靠性。

關鍵詞：超超臨界塔式鍋爐;再熱裂紋;異種鋼接頭

中圖分類號：TM621.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）32-0120-02

Abstract： In this paper， the typical problems in the operation of 1000MW ultra-supercritical tower boiler designed and manufactured by Shanghai Boiler Plant are analyzed and the solutions are worked out. The purpose of this paper is to provide a reference for the design， manufacture， installation， maintenance and supervision of the same type of units in the future， so as to improve the safety and reliability of 1000MW ultra-supercritical tower boiler.

Keywords： ultra supercritical tower boiler; reheat crack; dissimilar steel joint

前言

自國內首臺1000MW超超臨界機組投產運行以來，目前我國已有多臺超超臨界1000MW機組投入運行。國內目前投產的超超臨界機組選用的是日本三菱、日本日立、ALSTOM技術。較成熟的300MW、600MWΠ型鍋爐而言，1000MW超超臨界塔式鍋爐在國內投產使用的時間比較短，在鍋爐的設計、制造、安裝、運行、檢修方面等特性尚未完全掌握，在上述各個環節中先后出現了焊口開裂、受熱面爆管嚴重影響了機組安全穩定運行。

1 T23鋼水冷壁焊接接頭頻繁發生裂紋泄漏

1.1 原因分析

在國內大量興建且已投產的1000 MW機組塔式鍋爐中，部分塔式鍋爐水冷壁使用了T23管材，從使用效果來看，不少鍋爐多次發生了T23鋼水冷壁管焊接接頭泄漏事故，究其原因，與T23管材研發制造廠家最初研發理念有較大的差別，T23鋼是由于該鋼種產生再熱裂紋與焊接后晶界存在大量微裂紋而引發泄漏，泄漏的主要原因是由于T23鋼可焊接性能差，焊接接頭容易產生裂紋。

1.2 對策與建議

（1）采用小線能量焊接（小于25KJ/cm）以避免粗晶區晶粒的明顯粗化。某電廠6、7號鍋爐與T23鋼水冷壁的一切焊縫全部采用小線能量的手工氬弧焊接。某電廠6號鍋爐于2010年2月9號開始進行水壓試驗，試驗中T23鋼水冷壁共檢查出4處泄漏點，1處廠家電弧焊接，其它3處使用電弧焊接的臨時吊耳與T23管子焊接的角焊縫，使用氬弧焊接的焊縫未發生泄漏。從某電廠水壓試驗檢查結果來看，T23鋼水冷壁使用小線能量的氬弧焊接方式是防止T23鋼產生再熱裂紋一個非常有效的手段。（2）采取焊前預熱、焊后緩冷等方法（減少冷裂紋傾向）、多道焊、增加回火焊道。（3）對焊接接頭進行有效的熱處理。

2 過熱器、再熱器Super304H材質的管道晶界腐蝕

2.1 原因分析

某電廠1000MW超超臨界塔式鍋爐二級過熱器和三級過熱器部分受熱面管采用Super304H材質，其中Super304H材質，規格分別為Ф48.3×7.5mm，Φ48×6.8mm。二級再熱器部分受熱面管采用Super304H材質，其中Super304H材質，規格為Ф60.3×3.8mm。

鍋爐水壓時發現有3根管子發生泄漏，泄漏點位于三過管屏與散管對接焊縫（安裝焊口）附近，且均在散管側（距焊縫約5～8mm）。現場對管子焊縫周圍進行著色探傷，發現散管側焊縫附近沿周向有多處條狀裂紋。

一側著色后出現裂紋的地方，經打磨拋光后，裂紋更加明顯，另一側著色后沒有出現明顯裂紋的地方，經打磨拋光后也出現大量微裂紋，這些裂紋均沿管子周向分布，擴展方向基本與焊縫相互平行。

該電廠過熱器Super304H管為何產生了晶間腐蝕敏感性，其主要原因：管子制造過程中的處理工藝和焊接過程都有可能帶來管子在敏感溫度的滯留而使碳化物沿晶界析出，造成晶界貧鉻，引起晶間腐蝕。但焊接熱影響區外的基體中也存在著較嚴重的晶間腐蝕現象，這就基本排除了焊接熱循環引起晶間腐蝕的可能性，因此該管的晶間腐蝕敏感性應該主要是管子制造過程中造成的。所以，此次Super304H不銹鋼管的開裂屬于晶間腐蝕誘導下的應力腐蝕開裂。

2.2 對策與建議

（1）使用知名廠家信譽度高的Super304H材質、HR3C材質制造商，并且簽訂合同時要求其抗晶間腐蝕等級，晶粒度等級等。（2）設備安裝前對Super304H材質、HR3C材質焊接接頭及母材取樣進行無損檢測、光譜分析、金相分析、能譜分析，檢查晶間腐蝕傾向。（3）設備運輸、保管中，對Super304H材質、HR3C材質不銹鋼管采取嚴格的保護措施，防止雨水、海水等侵蝕，以及做好防止其它材料與之接觸污染不銹鋼表面。（4）已投產機組利用停爐機會對其進行探傷，并且定期對其取樣分析。

3 再熱器HR3C材質與T92材質的異種鋼焊接接頭早期失效泄漏

3.1 原因分析

某電廠6號機組鍋爐二級再熱器管在機組168小時試運行期間發生斷裂。斷裂發生在二級再熱器出口集箱與管屏連接管爐左側第一排底部第一根標高85m處，該處為異種鋼接頭，上方是規格為Φ60.3×6.5mm的SA213-T92管子，下方是規格為Φ60.3×5.5mm的HR3C管子，在試運行階段負荷升到500MW時發生斷裂。