600MW機(jī)組鍋爐水冷壁泄漏原因分析與治理措施

國能孟津熱電有限公司 張濤濤

某電廠600MW 機(jī)組#1鍋爐29米右側(cè)墻水冷壁泄漏，通過對兩根發(fā)生泄漏的水冷壁管下游至中間混合集箱區(qū)域進(jìn)行檢查，分析原因?yàn)?9米右側(cè)墻螺旋水冷壁存在機(jī)械損傷或管材原始缺陷導(dǎo)致泄漏。通過更換泄漏水冷壁管、無損檢測、對標(biāo)排查、擴(kuò)大檢查范圍、打水壓等治理措施，防止下游水冷壁管出現(xiàn)過熱泄漏和重復(fù)問題發(fā)生，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性。

本文對#1鍋爐29米右側(cè)墻水冷壁泄漏修復(fù)過程中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了分析，制定了針對性的技術(shù)措施，并進(jìn)行了現(xiàn)場修復(fù)，取得了良好的處理效果。

1 概述

某電廠兩臺(tái)600MW 機(jī)組，鍋爐為東方鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)制造的DG-1900/27.02-Ⅱ4型鍋爐，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)Ⅱ型鍋爐。#1機(jī)組于2011年3月1日投運(yùn)。

2020年7月，巡檢發(fā)現(xiàn)#1爐四管泄漏報(bào)警裝置4號點(diǎn)發(fā)生報(bào)警異常，4號點(diǎn)位于中部螺旋水冷壁右側(cè)墻，標(biāo)高約29米處。機(jī)組調(diào)停后，檢查發(fā)現(xiàn)標(biāo)高29米的右側(cè)墻螺旋水冷壁區(qū)域向火側(cè)存在泄漏，泄漏水冷壁管材質(zhì)SA-213T2、規(guī)格Φ38.1×7.5mm，內(nèi)螺紋管。

鑒于泄漏區(qū)域泄漏點(diǎn)均存在吹損特征，已無原始表面特征，基于現(xiàn)有現(xiàn)場檢查及試驗(yàn)分析結(jié)果，認(rèn)為泄漏原因?yàn)椋涸悸c(diǎn)可能存在局部表面損傷或管材原始缺陷，在運(yùn)行過程中逐漸擴(kuò)展至泄漏，并將管材吹損。

基于分析結(jié)論提出以下建議：對兩根發(fā)生泄漏的水冷壁管下游至中間混合集箱區(qū)域進(jìn)行檢查，檢查方法為上水或打水壓等，防止下游出現(xiàn)過熱泄漏；新購買受監(jiān)督部件應(yīng)按DL/T438-2016相關(guān)條款進(jìn)行驗(yàn)收，必要時(shí)補(bǔ)充試驗(yàn)，保證受監(jiān)督部件技術(shù)指標(biāo)滿足要求[1-2]。

2 難點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)分析

經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，泄漏點(diǎn)位于標(biāo)高為29米的鍋爐右側(cè)墻螺旋水冷壁偏爐后區(qū)域，標(biāo)高與上層燃燒器的高度相近，周圍無吹灰器。宏觀泄漏形貌見圖1所示。2根管上存在多個(gè)泄漏點(diǎn)，泄漏點(diǎn)區(qū)域已吹損減薄，整個(gè)泄漏區(qū)域管材未見宏觀過熱（取樣后測量，#1管樣管徑Φ38.18mm、#2管樣管徑Φ38.20mm）、高溫腐蝕、吹損及磨損減薄的宏觀特征。

圖1 宏觀泄漏形貌

2根管樣各有2個(gè)漏點(diǎn)，漏點(diǎn)邊緣均有吹損減薄特征，從泄漏點(diǎn)損傷形貌和相互吹損關(guān)系，認(rèn)為原始漏點(diǎn)位于#2管樣靠近鰭片側(cè)。管樣表面覆蓋少量灰渣未見明顯磨損、吹損、高溫硫腐蝕特征。管樣剖開后，向火側(cè)泄漏點(diǎn)區(qū)域內(nèi)壁均未見點(diǎn)蝕坑、結(jié)垢及裂紋類缺陷。

2.1 化學(xué)成分分析

對#1、#2管樣化學(xué)成分進(jìn)行復(fù)核，檢測結(jié)果見表1。可見元素含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 檢測結(jié)果（wt%）

2.2 硬度檢測

使用布氏硬度計(jì)對#1、#2管樣橫截面進(jìn)行布氏硬度檢測，試驗(yàn)力187.5kg、鋼球直徑2.5mm，檢測結(jié)果表2，檢測結(jié)果單位HB。可見布氏硬度值符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且向火側(cè)未出現(xiàn)明顯降低。

表2 檢測結(jié)果（HB 187.5/2.5）

2.3 室溫拉伸試驗(yàn)

沿管子縱向取樣進(jìn)行室溫拉伸試驗(yàn)，檢測結(jié)果見表3。可見管樣抗拉強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 室溫力學(xué)性能

2.4 金相檢測

對橫截面進(jìn)行金相檢測。可發(fā)現(xiàn)：向火側(cè)泄漏點(diǎn)處為吹損減薄產(chǎn)生，未見相變組織、高溫蠕變損傷特征；向火側(cè)泄漏點(diǎn)處、泄漏點(diǎn)附近、遠(yuǎn)離泄漏點(diǎn)，背火側(cè)組織均為條帶狀分布的鐵素體+珠光體，未見老化及異常組織[3-4]。

泄漏區(qū)域位于標(biāo)高約29米的中部水冷壁右側(cè)墻向火側(cè)，略靠近爐后區(qū)域。泄漏區(qū)域與上層燃燒器標(biāo)高相近，若煤粉刷墻會(huì)發(fā)生磨損，且該區(qū)域是高溫硫腐蝕常見區(qū)域。現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，泄漏區(qū)域未見磨損、高溫腐蝕特征。管材表面及橫截面均未見過熱特征。

泄漏點(diǎn)主要位于兩根水冷壁管之間，非對接焊縫、鰭片焊縫區(qū)域。所有泄漏點(diǎn)處均存在管材吹損減薄后管壁翻邊的特征，結(jié)合泄漏點(diǎn)的汽流方向、吹損特征，認(rèn)為原始泄漏點(diǎn)位于#2管樣的上側(cè)。現(xiàn)場管樣剖開后，向火側(cè)泄漏點(diǎn)區(qū)域內(nèi)壁均未見點(diǎn)蝕坑、明顯結(jié)垢及裂紋類缺陷。

#1、#2管樣試驗(yàn)分析結(jié)果表明：化學(xué)成分、布氏硬度、室溫強(qiáng)度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求；兩根管材泄漏點(diǎn)及附近、背火側(cè)金相組織類似，未見珠光體球化特征；兩根泄漏的管材金相組織呈帶狀分布，非典型的正火或正火+回火后的組織狀態(tài)，結(jié)合成分、力學(xué)性能分析結(jié)果認(rèn)為管材金相組織與本次泄漏并無關(guān)聯(lián)。

通過以上分析，確定原因如下：

直接原因?yàn)?9米右側(cè)墻螺旋水冷壁存在機(jī)械損傷或管材原始缺陷導(dǎo)致泄漏。

根本原因，經(jīng)專業(yè)組及電科院專家共同討論如下：泄漏區(qū)域外觀檢查，此區(qū)域?yàn)橹圃鞆S整屏出廠水冷壁，無吹灰器、無焊口且泄漏點(diǎn)遠(yuǎn)離鰭片；金屬取樣試驗(yàn)分析，本次對該泄漏區(qū)域管段進(jìn)行取樣，并進(jìn)行內(nèi)外壁宏觀檢測、向火/背火側(cè)金相組織、初始泄漏點(diǎn)周邊裂紋檢查、內(nèi)壁滲透檢測、化學(xué)成分分析、硬度及抗拉強(qiáng)度檢測,可判定該泄漏區(qū)域無過熱特征、無磨損、無高溫腐蝕、內(nèi)壁無結(jié)垢腐蝕坑、內(nèi)壁無裂紋、金相組織未見明顯異常、硬度及抗拉強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，化學(xué)成分未見異常[5-6]；綜上所述，可判定該泄漏原因可能為機(jī)械損傷或管材原始缺陷等導(dǎo)致。

鑒于以上分析，因此必須針對性地制定有效的技術(shù)措施，以降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

3 現(xiàn)場檢查與治理措施

鑒于泄漏區(qū)域泄漏點(diǎn)均存在吹損特征，已無原始表面特征，基于現(xiàn)有現(xiàn)場調(diào)研及試驗(yàn)分析結(jié)果，認(rèn)為泄漏原因?yàn)椋涸悸c(diǎn)可能存在局部表面損傷或管材原始缺陷，在運(yùn)行過程中逐漸擴(kuò)展至泄漏，并將管材吹損。

基于分析結(jié)論，提出以下建議：對兩根發(fā)生泄漏的水冷壁管下游至中間混合集箱區(qū)域進(jìn)行檢查，檢查方法為上水或打水壓等，防止下游出現(xiàn)過熱泄漏；新購買受監(jiān)督部件應(yīng)按DL/T438-2016相關(guān)條款進(jìn)行驗(yàn)收，必要時(shí)補(bǔ)充試驗(yàn)，保證受監(jiān)督部件技術(shù)指標(biāo)滿足要求。同時(shí)舉一反三制定了針對性治理措施如下：

更換側(cè)墻水冷壁泄漏及吹損管段2根。按東方鍋爐廠針對水平煙道側(cè)墻水冷壁吹灰器孔處鰭片與管子之間的焊接要求，爐內(nèi)側(cè)焊接、爐外不焊，且每條焊縫兩端各留3mm 鰭片不施焊，對已經(jīng)焊接的要恢復(fù)3mm 縫隙，焊縫根部打磨圓滑過度。

對23號吹灰器下部泄漏部位鰭片及相鄰管道鰭片向下延長100～150mm 膨脹縫，端部打止裂孔，上部進(jìn)行相同處理。其他同類型部位的21、22、24號吹灰器上下鰭片均做相同處理。

擴(kuò)大檢查范圍，對水平煙道及鍋爐尾部所有吹灰器孔進(jìn)行清理打磨、著色檢查是否存在類似缺陷，發(fā)現(xiàn)裂紋進(jìn)行打磨并圓滑過度，利用機(jī)組檢修定期檢查吹灰孔、人孔、看火孔及燃燒器等處彎管鰭片根部裂紋情況進(jìn)行排查。

排查水冷壁、包墻不同流程、受熱面間附近幾根管子鰭片焊接情況，對端部等薄弱點(diǎn)進(jìn)行著色探傷檢查。

檢查23號吹灰器吹灰疏水溫度及提升閥嚴(yán)密性情況。增加吹灰器槍管密封風(fēng)，消除槍管內(nèi)吹灰后蒸汽殘留，定期檢查蒸汽吹灰器運(yùn)行情況，按照防磨防爆手冊執(zhí)行。

擴(kuò)大檢查范圍，對冷灰斗水冷壁進(jìn)行全面防磨防爆檢查，對存在砸傷的水冷壁管進(jìn)行補(bǔ)焊處理。

4 無損檢測驗(yàn)收

更換29米鍋爐右側(cè)墻水冷壁泄漏的吹損管段2根，割管取樣鄰管2根。對新水冷壁管進(jìn)行光譜以及規(guī)格、尺寸復(fù)測后進(jìn)行焊接恢復(fù)，對所有焊口進(jìn)行射線檢測，對鰭片恢復(fù)焊接后進(jìn)行表面檢測；對鍋爐50米螺旋水冷壁管的末端處拆保溫檢查泄漏的2根水冷壁管，目視檢查其有無顏色異常變化、漲粗、表面異常等現(xiàn)象，同時(shí)進(jìn)行硬度測量，檢查是否有異常。

對爐內(nèi)2根泄漏的水冷壁管整圈進(jìn)行目視檢查，檢查有無過熱、顏色異常等現(xiàn)象；擴(kuò)大檢查范圍，對冷灰斗水冷壁進(jìn)行全面防磨防爆檢查，對存在砸傷的水冷壁管進(jìn)行補(bǔ)焊處理。

對#1機(jī)組鍋爐29米右側(cè)墻水冷壁泄露難度和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，并針對性地制定了相應(yīng)的技術(shù)措施，通過對兩根發(fā)生泄漏的水冷壁管下游至中間混合集箱區(qū)域進(jìn)行檢查，檢查方法為上水或打水壓等，保證了該機(jī)組正常的電力安全生產(chǎn)，此處理方法可以為同類型水冷壁泄漏的處理提供經(jīng)驗(yàn)借鑒；按照《DL/T438-2016火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》對水冷壁受熱面管做好取樣分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)管材原始缺陷。

5 結(jié)語

隨著社會(huì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求，加之煤炭供應(yīng)緊張，給燃煤電廠生產(chǎn)經(jīng)營帶來巨大壓力，導(dǎo)致不斷加大摻燒劣質(zhì)煤以降低燃料成本，因此對燃煤電廠鍋爐可靠性要求也越來越高，鍋爐承壓受熱面防磨防爆顯得尤為重要。

制定鍋爐承壓受熱面防磨防爆實(shí)施細(xì)則。建立完善鍋爐承壓受熱面臺(tái)賬，特別是鍋爐“四管”防磨防爆管控體系，明確“四管”防磨防爆職責(zé)，制定“四管”防磨防爆檢查辦法，避免“四管”爆破。通過對鍋爐承壓部件的檢測和診斷，及時(shí)了解并掌握承壓部件的質(zhì)量情況和健康狀況，防止由于選材不當(dāng)、材質(zhì)不佳、焊接缺陷、運(yùn)行工況不良、應(yīng)力狀態(tài)不當(dāng)?shù)纫蛩囟鸬母黝愂鹿剩瑥亩鴾p少非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，延長設(shè)備的使用壽命。