火力發電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏原因分析及防治

李 君

(國電東北電力有限公司沈西熱電廠，沈陽 110142)

0 引 言

作為火力發電廠鍋爐四大管道之一，高溫過熱器管的作用是加熱飽和蒸汽定壓，使其變成過熱蒸汽。在鍋爐中，過熱器是復雜性最強的受熱面，受熱面管壁以及管內蒸汽具有較高的溫度，高溫煙氣會對受熱面展開輻射換熱和對流換熱。當受熱面受到高溫腐蝕、煙氣腐蝕或鍋爐結構不合理減小受熱面管內壁通流流量的時候，通常會導致一些管壁溫度高于規定溫度，降低熱穩定性，甚至導致受熱面管壁溫度過高、爆管等。過熱器直接影響著鍋爐的經濟性和安全性，其運行狀況既對主蒸汽品質造成了影響，同時又與鍋爐運行的安全性息息相關[1]。

1 電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏原因

1.1 焊渣堵塞

因為焊渣將高溫過熱器管入口管節流孔堵塞，減少了管道中的冷卻介質，短時間過熱導致在T91管段爆管。運用機械方法取出管中的異物，其形態如圖1所示。分析異物的形態，可能是火焰對管子進行切割的時候形成的高溫氧化物，之后分析取出的異物的化學成分。因為異物氧化嚴重，其結構較為疏松，更不能將光譜分析儀檢測技術要求的致密光滑平面找到，所以，檢測結果只能起到一定的參考作用，具體檢測結果見表1。從成分比對可知，此氧化物成分類似于進口側管段102鋼的化學成分。

圖1 管內遺留的焊渣

表1 管內異物的光譜檢測結果

1.2 脆性斷裂

發生泄露的高溫過熱器管的管座焊口，是制造廠家焊口，處于熱影響區范圍，通過分析斷口面的形狀，初步判定為脆性斷裂?，F階段全面檢查檢驗此管排以及與其緊挨的兩側管排的管座，并沒有發現不正常情況，初步判斷這次出現的管座焊口斷裂并非常見故障。后管全面檢驗管座局部區域焊縫，結果發現焊縫組織比較粗大，通過分析發現，其主要是因為焊接過程并未做好控制工作，焊接的時候焊接線能量過大和焊接速度快造成的，可以判斷焊縫中有一些淬硬組織存在，也就是顏色發黑的斷口部分存在諸多淬硬組織，此區域具有較高的強度，但塑性不好，不能將應力集中形成的局部變形承受住，所以很容易導致裂紋產生和擴展。

1.3 襯環脫落

再熱減溫器焊接襯環掉落，主要是因為廠家運用了點焊方式這種制造焊接工藝，同時完成制造后并沒有取出，因為點焊方式固定牢靠性較差，導致運行一段時間后落在聯箱中。

1.4 制造工藝不達標

聯箱管座焊接(制造焊口)可能有焊接工藝質量本身的不足存在，導致管道母材受損。同時廠家的制造工藝有問題，造成焊接工藝襯環很容易脫落。

1.5 未做好質量監管

在設計鍋爐的時候，應把承壓部件的泄露問題納入考慮范圍，對鍋爐控件的質量安裝問題進行嚴格監管，因為在對控件進行安裝的過程中，需要對具體位置的范圍作出考慮，所以若是安裝不合理會對承壓部件的使用壽命造成影響，質量不合格，如此也就不能有效控制高溫過熱器的泄露問題。在安裝時，諸多管道并未采用固定工藝，中間焊接不穩的管道位置較差，造成并未嚴格監管，如此便不能第一時間發現焊接質量問題，這便為今后的運行安全埋下了諸多隱患。因為管道在排列方面存在不合理的情況，從而在管道中有諸多煙氣排放量存在，促使了煙氣流動速度加快，大力沖刷了管道，若是不能合理處理此問題，在迎風面沒有運用防磨手段和安裝防磨裝置，加重了迎風面的磨損，會直接對管排造成沖刷，促使其強度降低。

2 防治手段

2.1 更換管道

就損壞的管排，更換受損管座，將損壞的高再入口管座全部換掉，對上述小口徑焊口展開熱處理，全部更換的管座均根據東方鍋爐廠出具的熱處理工藝和焊接工藝展開熱處理、焊接。運用最先進的材質，防止因為受熱不均發生氧化皮脫落，對管道造成阻塞引發超溫爆管。以此，從管材上入手，避免發生爆管泄露問題。

2.2 加大質量智理監督力度

焊接工藝的嚴密性較強，應嚴格根據生產要求，對管道內部的組織進行全面控制，構建完善的監督機制，保證基礎建設中的設備安全[2]。同時切實維護好現場施工的質量，切實最好質量管理監督工作，把責任落實到具體人頭上，同時應將注重將工作人員的安全意識增強，加大質量的監控力度，以免質量問題導致高溫過熱器出現泄漏問題。

2.3 加強運行控制

電廠必須嚴格遵循規則章程運行程序，對末級過熱器的溫度進行嚴格控制，以免溫度太高，對受熱面程度造成破壞，同時進一步強化吹灰防治的受熱面在超溫環境下運行，當吹灰效果失去的時候，要將電機機組的負荷量充分降低，以使單位的熱負荷量減少。

2.4 制定科學合理的設計檢修計劃

設計檢修是使所有工作順利完成得到保證的重要一環，只有對檢修過程提高重視程度，才可以將安全隱患有效降低[3]。比如，某廠購買一臺600 MW機組超臨界直流鍋爐，在使用時，三級過熱器出口處的高溫段管因為膨脹，不斷變粗，最后導致爆管、泄露事故發生。通過檢查發現，此鋼加三級過熱器出口處的高溫段管彎頭側變粗了很多，壁厚也變薄了不少。通過了解，此鍋爐的三級過熱器出口側最小彎曲半徑為29毫米，同時金超超負荷工作，導致管內氣流流程變長，增大了阻力，最終造成管泄露。通過改造，設計人員將彎曲半徑加大到75毫米，如此便將異物堵塞的情況顯著減少，同時在運行一段時間后，再進行檢驗，并未發現管子有膨脹變粗的情況。因此，只有對合理的設計檢修計劃進行制定，把所有可能存在的安全隱患消除，才可以將風險的發生率顯著降低。

3 結束語

立足于電廠鍋爐的角度而言，高溫過熱器是一個極為重要的環節，所以要完全避免高溫過熱器管泄露的可能性機會為零，我們只要從泄露原因為切入點，將防治和預防工作以及運行調整切實做好就能很好規避此類故障。對此，我們應從避免溫度太高、合理控制煙氣流速等方面入手，借助防磨等手段將磨損程度減輕。除此之外，還要注重提高工作人員責任感增強。大部分設備在安裝好鍋爐后修改難度極大，所以，我們應立足于現有設備積極優化和完善，竭盡所能彌補缺陷，確保鍋爐設備運行的良好性，從而為電廠的持續、穩定 發展奠定堅實的基礎。