火力發(fā)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(fā)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(fù)雜性最強(qiáng)的受熱面，受熱面管壁以及管內(nèi)蒸汽具有較高的溫度，高溫?zé)煔鈺?huì)對(duì)受熱面展開輻射換熱和對(duì)流換熱。當(dāng)受熱面受到高溫腐蝕、煙氣腐蝕或鍋爐結(jié)構(gòu)不合理減小受熱面管內(nèi)壁通流流量的時(shí)候，通常會(huì)導(dǎo)致一些管壁溫度高于規(guī)定溫度，降低熱穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)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(jīng)濟(jì)性和安全性，其運(yùn)行狀況既對(duì)主蒸汽品質(zhì)造成了影響，同時(shí)又與鍋爐運(yùn)行的安全性息息相關(guān)[1]。

1 電廠鍋爐高溫過熱器管泄漏原因

1.1 焊渣堵塞

因?yàn)楹冈鼘⒏邷剡^熱器管入口管節(jié)流孔堵塞，減少了管道中的冷卻介質(zhì)，短時(shí)間過熱導(dǎo)致在T91管段爆管。運(yùn)用機(jī)械方法取出管中的異物，其形態(tài)如圖1所示。分析異物的形態(tài)，可能是火焰對(duì)管子進(jìn)行切割的時(shí)候形成的高溫氧化物，之后分析取出的異物的化學(xué)成分。因?yàn)楫愇镅趸瘒?yán)重，其結(jié)構(gòu)較為疏松，更不能將光譜分析儀檢測技術(shù)要求的致密光滑平面找到，所以，檢測結(jié)果只能起到一定的參考作用，具體檢測結(jié)果見表1。從成分比對(duì)可知，此氧化物成分類似于進(jìn)口側(cè)管段102鋼的化學(xué)成分。

圖1 管內(nèi)遺留的焊渣

表1 管內(nèi)異物的光譜檢測結(jié)果

1.2 脆性斷裂

發(fā)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(qū)范圍，通過分析斷口面的形狀，初步判定為脆性斷裂?，F(xiàn)階段全面檢查檢驗(yàn)此管排以及與其緊挨的兩側(cè)管排的管座，并沒有發(fā)現(xiàn)不正常情況，初步判斷這次出現(xiàn)的管座焊口斷裂并非常見故障。后管全面檢驗(yàn)管座局部區(qū)域焊縫，結(jié)果發(fā)現(xiàn)焊縫組織比較粗大，通過分析發(fā)現(xiàn)，其主要是因?yàn)楹附舆^程并未做好控制工作，焊接的時(shí)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(fā)黑的斷口部分存在諸多淬硬組織，此區(qū)域具有較高的強(qiáng)度，但塑性不好，不能將應(yīng)力集中形成的局部變形承受住，所以很容易導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展。

1.3 襯環(huán)脫落

再熱減溫器焊接襯環(huán)掉落，主要是因?yàn)閺S家運(yùn)用了點(diǎn)焊方式這種制造焊接工藝，同時(shí)完成制造后并沒有取出，因?yàn)辄c(diǎn)焊方式固定牢靠性較差，導(dǎo)致運(yùn)行一段時(shí)間后落在聯(lián)箱中。

1.4 制造工藝不達(dá)標(biāo)

聯(lián)箱管座焊接(制造焊口)可能有焊接工藝質(zhì)量本身的不足存在，導(dǎo)致管道母材受損。同時(shí)廠家的制造工藝有問題，造成焊接工藝襯環(huán)很容易脫落。

1.5 未做好質(zhì)量監(jiān)管

在設(shè)計(jì)鍋爐的時(shí)候，應(yīng)把承壓部件的泄露問題納入考慮范圍，對(duì)鍋爐控件的質(zhì)量安裝問題進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，因?yàn)樵趯?duì)控件進(jìn)行安裝的過程中，需要對(duì)具體位置的范圍作出考慮，所以若是安裝不合理會(huì)對(duì)承壓部件的使用壽命造成影響，質(zhì)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(shí)，諸多管道并未采用固定工藝，中間焊接不穩(wěn)的管道位置較差，造成并未嚴(yán)格監(jiān)管，如此便不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量問題，這便為今后的運(yùn)行安全埋下了諸多隱患。因?yàn)楣艿涝谂帕蟹矫娲嬖诓缓侠淼那闆r，從而在管道中有諸多煙氣排放量存在，促使了煙氣流動(dòng)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(fēng)面沒有運(yùn)用防磨手段和安裝防磨裝置，加重了迎風(fēng)面的磨損，會(huì)直接對(duì)管排造成沖刷，促使其強(qiáng)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(duì)上述小口徑焊口展開熱處理，全部更換的管座均根據(jù)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(yùn)用最先進(jìn)的材質(zhì)，防止因?yàn)槭軣岵痪l(fā)生氧化皮脫落，對(duì)管道造成阻塞引發(fā)超溫爆管。以此，從管材上入手，避免發(fā)生爆管泄露問題。

2.2 加大質(zhì)量智理監(jiān)督力度

焊接工藝的嚴(yán)密性較強(qiáng)，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)生產(chǎn)要求，對(duì)管道內(nèi)部的組織進(jìn)行全面控制，構(gòu)建完善的監(jiān)督機(jī)制，保證基礎(chǔ)建設(shè)中的設(shè)備安全[2]。同時(shí)切實(shí)維護(hù)好現(xiàn)場施工的質(zhì)量，切實(shí)最好質(zhì)量管理監(jiān)督工作，把責(zé)任落實(shí)到具體人頭上，同時(shí)應(yīng)將注重將工作人員的安全意識(shí)增強(qiáng)，加大質(zhì)量的監(jiān)控力度，以免質(zhì)量問題導(dǎo)致高溫過熱器出現(xiàn)泄漏問題。

2.3 加強(qiáng)運(yùn)行控制

電廠必須嚴(yán)格遵循規(guī)則章程運(yùn)行程序，對(duì)末級(jí)過熱器的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以免溫度太高，對(duì)受熱面程度造成破壞，同時(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化吹灰防治的受熱面在超溫環(huán)境下運(yùn)行，當(dāng)吹灰效果失去的時(shí)候，要將電機(jī)機(jī)組的負(fù)荷量充分降低，以使單位的熱負(fù)荷量減少。

2.4 制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)檢修計(jì)劃

設(shè)計(jì)檢修是使所有工作順利完成得到保證的重要一環(huán)，只有對(duì)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(tái)600 MW機(jī)組超臨界直流鍋爐，在使用時(shí)，三級(jí)過熱器出口處的高溫段管因?yàn)榕蛎?，不斷變粗，最后?dǎo)致爆管、泄露事故發(fā)生。通過檢查發(fā)現(xiàn)，此鋼加三級(jí)過熱器出口處的高溫段管彎頭側(cè)變粗了很多，壁厚也變薄了不少。通過了解，此鍋爐的三級(jí)過熱器出口側(cè)最小彎曲半徑為29毫米，同時(shí)金超超負(fù)荷工作，導(dǎo)致管內(nèi)氣流流程變長，增大了阻力，最終造成管泄露。通過改造，設(shè)計(jì)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(shí)在運(yùn)行一段時(shí)間后，再進(jìn)行檢驗(yàn)，并未發(fā)現(xiàn)管子有膨脹變粗的情況。因此，只有對(duì)合理的設(shè)計(jì)檢修計(jì)劃進(jìn)行制定，把所有可能存在的安全隱患消除，才可以將風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率顯著降低。

3 結(jié)束語

立足于電廠鍋爐的角度而言，高溫過熱器是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，所以要完全避免高溫過熱器管泄露的可能性機(jī)會(huì)為零，我們只要從泄露原因?yàn)榍腥朦c(diǎn)，將防治和預(yù)防工作以及運(yùn)行調(diào)整切實(shí)做好就能很好規(guī)避此類故障。對(duì)此，我們應(yīng)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(zé)任感增強(qiáng)。大部分設(shè)備在安裝好鍋爐后修改難度極大，所以，我們應(yīng)立足于現(xiàn)有設(shè)備積極優(yōu)化和完善，竭盡所能彌補(bǔ)缺陷，確保鍋爐設(shè)備運(yùn)行的良好性，從而為電廠的持續(xù)、穩(wěn)定 發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。