易溶紙使用不當(dāng)導(dǎo)致的“四管”泄漏及防范措施

梁雪萊

(內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206)

2019年8月17日，某鍋爐發(fā)生一起鍋爐屏式過(guò)熱器泄漏導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)事件，經(jīng)調(diào)查和分析，形成報(bào)告如下。

1 事件經(jīng)過(guò)

2019年8月17日11時(shí)30分，鍋爐管泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大面積報(bào)警，檢查前爐膛區(qū)域泄漏聲音明顯，判定鍋爐過(guò)熱器系統(tǒng)發(fā)生泄漏，19日鍋爐停機(jī)準(zhǔn)備檢修。21日發(fā)出檢修工作票，檢查發(fā)現(xiàn)后屏過(guò)熱器入口段左數(shù)第2屏第2層夾屏彎前側(cè)下彎頭(Φ38×6，材質(zhì)12Cr1MoVG)泄漏，漏點(diǎn)朝向水平向前，正對(duì)后屏過(guò)熱器出口段第2屏管子(Φ38×6，材質(zhì)T91)，詳細(xì)檢查后統(tǒng)計(jì)共有16根管子吹損超標(biāo)。

圖1 屏過(guò)泄漏情況

圖2 集箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)異物

泄漏管子爆口為明顯的短期過(guò)熱爆管特征，對(duì)屏式過(guò)熱器入口集箱內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)左數(shù)第1屏集箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)易溶紙?zhí)蓟蟮膱F(tuán)狀硬物堵塞節(jié)流孔導(dǎo)致管子冷卻不足發(fā)生超溫爆管，共檢查32個(gè)集箱。

2019年8月24日，鍋爐受熱面檢修工作全部結(jié)束，21時(shí)點(diǎn)火，25日09時(shí)30分并網(wǎng)運(yùn)行。

2 原因分析

2.1 易溶紙堵塞節(jié)流孔導(dǎo)致受熱面泄漏的直接原因

鍋爐屏式過(guò)熱器分前屏過(guò)熱器、后屏過(guò)熱器兩部分受熱面，位于鍋爐爐膛火焰中心上方，管屏懸掛布置，前、后屏過(guò)熱器并聯(lián)布置。后屏過(guò)熱器橫向布置16屏，每屏出入口設(shè)計(jì)獨(dú)立的分集箱，每屏29根回繞，由于各管子回繞距離不等在分集箱管口部位設(shè)計(jì)節(jié)流孔圈控制流量，泄漏管子節(jié)流孔圈直徑為11mm。經(jīng)檢查，后屏過(guò)熱器左數(shù)第1屏入口分集箱內(nèi)部發(fā)現(xiàn)碳化、團(tuán)狀異物(泄漏管所在第2屏由于管子爆口、系統(tǒng)壓力瞬間釋放，將堵塞易溶紙吹出)，進(jìn)一步分析后確認(rèn)異物為管子焊接時(shí)用于封堵管口的易溶紙，起到氬弧焊接氣體保護(hù)密封作用，但是由于易溶紙質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、管口封堵工藝不標(biāo)準(zhǔn)、焊后未采取消除措施等問(wèn)題，易溶紙?jiān)诤附舆^(guò)程中碳化后隨系統(tǒng)流入后屏過(guò)熱器入口集箱，堵塞節(jié)流孔圈部位，導(dǎo)致管內(nèi)蒸汽流量不足，管子未得到及時(shí)冷卻，短期超溫爆管是造成本次泄漏的直接原因。

2.2 易溶紙質(zhì)量不合格而爆管的間接原因

受熱面管子焊接使用易溶紙采用國(guó)產(chǎn)(上海)產(chǎn)品，該型號(hào)易溶紙遇水后溶解速率較低、溶解后纖維粗大、膠體狀態(tài)明顯；在用易溶紙堵塞管口后，因堵塞部位管子內(nèi)處于密閉空間，焊接過(guò)程中由于惰性氣體保護(hù)管內(nèi)處于絕氧環(huán)境，焊接熱影響區(qū)范圍內(nèi)容易碳化，碳化后的易溶紙固體較硬，遇水不易溶解。另外屏式過(guò)熱器單根管子設(shè)計(jì)差壓為0.5MPa，在設(shè)計(jì)差壓下碳化后的易溶紙固體未變形，無(wú)法從集箱節(jié)流孔圈進(jìn)入管內(nèi)隨系統(tǒng)流動(dòng)，最終堵塞在節(jié)流孔處，管內(nèi)蒸汽流量不足發(fā)生短期內(nèi)超溫爆管是造成本次事件的間接原因。

事后對(duì)國(guó)產(chǎn)型號(hào)易溶紙、進(jìn)口易溶紙、普通衛(wèi)生紙3種材質(zhì)分別進(jìn)行水溶解、碳化兩種相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

碳化試驗(yàn)：用國(guó)產(chǎn)易溶紙堵塞低溫過(guò)熱器管子，管口兩端封堵造成密閉空間還原鍋爐焊接時(shí)的情況，然后管子進(jìn)行焊接，焊接完成后切開管子取出碳化后的易溶紙如圖3所示，硬度、形狀與堵塞聯(lián)箱取出的異物完全一致。

圖3 國(guó)產(chǎn)易溶紙?zhí)蓟笮Ч?/p>

進(jìn)口易溶紙?zhí)蓟?，固體顆粒物酥軟，用手輕捏易碎，且碳化后的顆粒物仍能溶解于水中，如圖4所示。

圖4 進(jìn)口易溶紙?zhí)蓟笮Ч?/p>

水溶解試驗(yàn)：取一定量國(guó)產(chǎn)的易溶紙，溶解于水中，觀察一段時(shí)間，在無(wú)攪拌情況下溶解速率極低，后經(jīng)過(guò)攪拌1min后基本溶解，但是溶解后纖維狀明顯，且膠體、黏稠狀，用紗布過(guò)濾是難度較大。

然后進(jìn)行相關(guān)對(duì)比試驗(yàn)，采用同等量的進(jìn)口立可溶型號(hào)易溶紙、普通衛(wèi)生紙分別進(jìn)行同類試驗(yàn)，對(duì)比原使用國(guó)產(chǎn)型易溶紙溶解、碳化效果，發(fā)現(xiàn)進(jìn)口立可溶易溶紙?jiān)谕攘康乃腥芙馑俾首羁欤以跓o(wú)壓、無(wú)攪拌狀態(tài)下自行溶解，溶解后黏稠度最低、纖維最細(xì)；后將溶解后的3種可溶物用紗布過(guò)濾，發(fā)現(xiàn)進(jìn)口立可溶易溶紙殘留物最少，衛(wèi)生紙次之，國(guó)產(chǎn)型號(hào)易溶紙最多。

同時(shí)將進(jìn)口易溶紙?jiān)囼?yàn)于精度為2mm的濾網(wǎng)，濾網(wǎng)保持持續(xù)流水狀態(tài)，無(wú)堵塞情況。

2.3 易溶紙使用工藝錯(cuò)誤，導(dǎo)致受熱面泄漏的間接原因

用易溶紙封堵管子時(shí)，對(duì)應(yīng)的使用工藝錯(cuò)誤，封堵后易溶紙未及時(shí)溶解或燃燒，導(dǎo)致碳化物殘留在系統(tǒng)內(nèi)堵塞管口是造成本次泄漏事件的間接原因。

在以上碳化、溶解試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步用3種材質(zhì)封堵管子后用火焰加熱，發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)易溶紙加熱至480℃后燃燒，衛(wèi)生紙加熱至520℃后開始燃燒，而進(jìn)口易溶紙由于碳化后仍然是粉末狀，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)差壓0.5MPa下能夠碎成粉末狀隨系統(tǒng)流動(dòng)，未進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。

而受熱面系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)流孔主要分布于高溫過(guò)熱器、再熱器管組，焊接過(guò)程中低溫過(guò)熱器、低溫再熱器使用易溶紙時(shí)發(fā)生堵塞的風(fēng)險(xiǎn)最大，而低溫區(qū)過(guò)熱器、再熱器常采用15CrMo、12Cr1MoV等材質(zhì)，15CrMo材質(zhì)熱處理溫度為670℃～700℃，12Cr1MoV材質(zhì)熱處理溫度為720℃～750℃，以上兩種材質(zhì)的燃燒溫度遠(yuǎn)低于熱處理溫度，所以在焊后用加熱方式使其燃燒是可行的處理工藝，不會(huì)對(duì)管材造成損壞。但是施工過(guò)程中未明確執(zhí)行。

2.4 易溶紙使用無(wú)明確規(guī)范，導(dǎo)致受熱面泄漏的間接原因

在受熱面管子焊接時(shí)使用易溶紙進(jìn)行封堵是電力系統(tǒng)內(nèi)最常用的手段，而且常年使用國(guó)產(chǎn)型號(hào)易溶紙未發(fā)生碳化物堵塞管口導(dǎo)致超溫泄漏的事件，所以對(duì)易溶紙的使用無(wú)明確的工藝標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)易溶紙型號(hào)、封堵形狀、封堵距離等重要因素?zé)o明確要求；同時(shí)在鍋爐低溫過(guò)熱器泄漏檢修過(guò)程中，存在4道低溫過(guò)熱器入口集箱管座焊接，由于管座較短，管口封堵距離無(wú)法撤離遠(yuǎn)離焊接熱影響區(qū)，最終導(dǎo)致易溶紙?zhí)蓟氯芸谑窃斐杀敬涡孤┦录拈g接原因。

3 防范措施

對(duì)鍋爐汽水系統(tǒng)內(nèi)存在節(jié)流孔設(shè)置的部位進(jìn)行檢查，全面排查集箱內(nèi)是否存在類似易溶紙?zhí)蓟?，重點(diǎn)是對(duì)前、后屏過(guò)熱器共32個(gè)入口分集箱檢查。

通過(guò)調(diào)研及相關(guān)試驗(yàn)，確定承壓管道焊接時(shí)，用于管道密封的材質(zhì)一律使用進(jìn)口立可溶易溶紙(型號(hào)ASW-35)，并在對(duì)應(yīng)的檢修、技改外包工程招標(biāo)時(shí)對(duì)易溶紙型號(hào)做明確要求，其他品牌易溶紙不得使用。

對(duì)近期各期鍋爐已使用原國(guó)產(chǎn)型號(hào)易溶紙進(jìn)行焊接作業(yè)的項(xiàng)目進(jìn)行梳理，尤其是對(duì)位于有節(jié)流孔設(shè)計(jì)的上游系統(tǒng)，凡是近期有管道焊接作業(yè)并使用過(guò)國(guó)產(chǎn)易溶紙的檢修項(xiàng)目，制定系統(tǒng)內(nèi)易溶紙?zhí)蓟餀z查的專項(xiàng)方案，利用下次檢修機(jī)會(huì)展開全面普查，避免易溶紙堵塞系統(tǒng)導(dǎo)致超溫或爆管事件重復(fù)發(fā)生。

及時(shí)修訂鍋爐受熱面檢修作業(yè)指導(dǎo)書，對(duì)管口封堵措施、使用易溶紙型號(hào)、方法做明確要求，焊接作業(yè)時(shí)各級(jí)人員驗(yàn)收簽字并按要求執(zhí)行，杜絕類似事件再次發(fā)生。

易溶紙的使用按照以下方法進(jìn)行：①高溫受熱面管道焊接前，首先應(yīng)將管道內(nèi)部清理干凈，包括制作坡口時(shí)堵塞用的易溶紙也需清理出去；然后，重新裁剪易溶紙，疊成漏斗狀，塞入焊接部位兩側(cè)管道內(nèi)，在保證不漏氬氣的情況下，易溶紙的層數(shù)應(yīng)盡可能少并必須折疊成漏斗狀，嚴(yán)禁將易溶紙攢成團(tuán)進(jìn)行堵管。易溶紙距離焊約200mm，每級(jí)間距50mm左右；經(jīng)過(guò)多種品牌的易溶紙?jiān)囼?yàn)后, Aquasol立可溶易溶紙?jiān)谕鹊乃腥芙馑俾首羁?，且在無(wú)壓、無(wú)攪拌狀態(tài)下自行溶解，溶解后黏稠度最低、纖維最細(xì)，而進(jìn)口易溶紙由于碳化后仍然是粉末狀，能夠碎成粉末狀隨系統(tǒng)流動(dòng)，以后進(jìn)行檢修工作必須使用Aquasol立可溶易溶紙。②對(duì)于材質(zhì)為P91/P92的高溫受熱面管道焊口焊接時(shí)，作為氣封的易溶紙應(yīng)疊成漏斗狀，塞入焊接部位兩側(cè)管道內(nèi)，易溶紙的層數(shù)不允許超過(guò)3層～5層，嚴(yán)禁將易溶紙攢成團(tuán)進(jìn)行堵管。易溶紙距離焊口約200mm，每級(jí)間距50mm左右，必須使用Aquasol立可溶易溶紙。③分隔屏、后屏、末級(jí)過(guò)熱器節(jié)流孔入口前的焊口焊接時(shí)，作為氣封的易溶紙應(yīng)裁剪成大小為50×50mm左右的正方形，疊成漏斗狀，塞入焊接部位兩側(cè)管道內(nèi)，層數(shù)不能超過(guò)3層，能堵塞住不漏氬氣即可；后屏、末級(jí)過(guò)熱器節(jié)流孔入口處進(jìn)行充氬保護(hù)焊接時(shí)，易溶紙漏斗的底端應(yīng)塞入節(jié)流孔內(nèi)，此段管道的焊接嚴(yán)禁將易溶紙攢成團(tuán)進(jìn)行堵管。④嚴(yán)格控制易溶紙的質(zhì)量，使用前應(yīng)檢查易溶紙的出廠質(zhì)量合格證，并抽樣進(jìn)行水溶性及熱處理試驗(yàn)，驗(yàn)收合格后方可投入使用。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于現(xiàn)有及新建的鍋爐，在進(jìn)行高壓管道焊接時(shí)要核實(shí)管道的特性，對(duì)于下一級(jí)過(guò)熱器存在節(jié)流孔的受熱面管，要嚴(yán)格檢修標(biāo)準(zhǔn)：①受熱面管檢修密封管口使用進(jìn)口Aquasol立可溶易溶紙對(duì)管道進(jìn)行封堵，確保易溶紙?jiān)阱仩t點(diǎn)火初期就完全溶于汽水。②易溶紙?jiān)谑褂玫倪^(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行易溶紙的使用方法，嚴(yán)禁將易溶紙團(tuán)成團(tuán)狀壓實(shí)密封受熱面管。