屏式過熱器泄漏原因分析及對策

曹忠旭

（長安益陽發(fā)電有限公司，湖南益陽 413000）

1 機(jī)組及異常設(shè)備簡況

某電廠3#機(jī)組采用是哈爾濱鍋爐廠（以下簡稱“哈鍋廠”）生產(chǎn)的HG-1913/25.4-PM8 型超臨界直流鍋鍋爐。屏式過熱器管規(guī)格：Φ38×6.6WMT，材料為SA-213TP347H；Φ38×6.5WMT，材料為SA-213T91。

2 事件經(jīng)過

2019 年10 月17 日中班，值長電話通知3#爐爐管檢漏第9點(diǎn)（爐膛右側(cè)6～7 樓間）檢查信號突然增大。隨后到現(xiàn)場進(jìn)行檢查，分別在6 樓爐前看火孔和爐右屏式過熱器吹灰器處可聽到明顯有泄漏聲音。在4～8 樓之間其他區(qū)域也可聽到有泄漏聲。從聲音位置可大致判斷泄漏點(diǎn)在屏式過熱器底部或水冷壁中間集箱位置。因泄漏在運(yùn)行可控范圍內(nèi)，暫維持機(jī)組運(yùn)行，要求運(yùn)行檢修人員加強(qiáng)檢查和監(jiān)視。10 月22 日，接調(diào)度令：3#機(jī)組晚高峰后停運(yùn)，23：19 時分機(jī)組解列。

10 月25 日，在爐內(nèi)溫度降至安全范圍內(nèi)后，安排搭架子進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，屏式過熱器右數(shù)第11（與第12屏相對）、第12、第13 屏有明顯泄漏點(diǎn)，右數(shù)第10、第14 屏有不同程度的吹損（圖1～圖4）。經(jīng)過檢查分析和測厚后，對存在問題的管屏進(jìn)行更換和補(bǔ)焊處理。本次共計更換34 根管，焊口共106 個，另外進(jìn)行補(bǔ)焊2 處，所有焊口經(jīng)透視探傷檢查合格。

圖1 右數(shù)第11 屏

圖2 右數(shù)第12 屏

圖3 第13 屏管受損

圖4 第12 屏外往內(nèi)第8 根管裂紋

10 月29 日22：10，3#機(jī)組點(diǎn)火開機(jī)。10 月30 日7：13，并網(wǎng)運(yùn)行。

在檢修過程中，聯(lián)系電科院材料所專業(yè)人中員對爆管情況進(jìn)行檢查和分析，并將采集部分管子進(jìn)行金屬化驗和分析。

3 事件原因分析

3.1 金屬檢驗和分析

根據(jù)電科院對送樣管的金屬檢驗和分析：右數(shù)第12 屏外圈第8、第9 根管鰭片開裂，并延伸至母材，且為貫穿性裂紋，裂紋上部管子存在吹損（圖5）。

圖5 第12 屏外圈第8、第9 根管鰭片開裂泄漏形貌

對第12 屏外圈第1 根、第8 根2 根管進(jìn)行金相分析，金相組織均為奧氏體，第8 根管整個裂紋截面存在明顯氧化皮。管的力學(xué)性能、化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求，管子材料正常（圖6、圖7）。

圖6 裂紋截面處金相組織

圖7 裂紋終端區(qū)金相組織

第12 屏外圈第8 根管裂紋截面存在明顯氧化皮，說明裂紋已產(chǎn)生較長時間，并發(fā)生泄漏，應(yīng)為原始泄漏口。第12 屏外圈第8 根管裂紋開裂后，長期吹損附近管，造成附近管爆管，繼而附近管繼續(xù)吹爆附近其他管子。所以，屏式過熱器管第12 屏外圈第8根管鰭片裂紋延伸至母材，是導(dǎo)致此次泄漏的直接原因。

11 月5 日，聯(lián)系哈鍋廠設(shè)計處技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行勘察，并通過照片和描述情況，得出分析結(jié)論：①第12 屏外圈第8 根管應(yīng)該為原始爆口，主要原因是鰭片拉應(yīng)力造成管子裂紋，應(yīng)其他泄漏口均為相互吹損所致；②屏過底部管排采用鰭片焊接固定方式存在結(jié)構(gòu)問題，在機(jī)組長期運(yùn)行后容易出現(xiàn)應(yīng)力集中、老化拉裂的隱患，此設(shè)計結(jié)構(gòu)在2005 年后哈鍋廠不再采用；③屏過異種鋼接頭外移至頂棚外的改造對結(jié)構(gòu)無變化，對設(shè)備不產(chǎn)生影響；④在異種鋼外移施工過程中，切管及對口焊接，由于管子存在長短偏差和焊接應(yīng)力，對底部管屏應(yīng)力有一定影響，但影響量無法評估。

3.2 U 形彎存在泄漏口

（1）經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，屏過右數(shù)第12 屏外圈第1 根管U 形彎水平管存在一個較大泄漏口（圖8）。泄漏口周圍管壁有一定的減薄，管壁凹凸不平、管外壁存在較厚的黑色氧化膜等現(xiàn)象，未見明顯脹粗及變形。對泄漏口位置及外觀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)管子存在局部的磨損、腐蝕或吹損減薄的因素，在受到周圍汽流沖刷的影響下出現(xiàn)泄漏。

圖8 右數(shù)12 屏第1 根管泄漏形貌

（2）屏過、末過高溫區(qū)域部分吹灰器槍頭存在缺陷，槍頭破損、槍管穿孔的現(xiàn)象較多，在吹灰過程中吹灰蒸汽有可能對管屏存在不規(guī)則的吹掃、導(dǎo)致管壁受損減薄，是本次泄漏的間接原因（圖9）。

圖9 屏過吹灰器槍頭破裂

（3）各管理人員，對屏過、末過等高溫區(qū)域的受熱面防磨防爆管理不到位，對有可能存在的吹損和鰭片裂紋情況未提前預(yù)防和發(fā)現(xiàn)，存在管理漏洞，是造成本次泄漏的管理原因。

4 暴露出的問題

（1）各級專業(yè)技術(shù)人員對鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)和設(shè)計可能存在的安全隱患掌握不夠透徹，與鍋爐廠及各電廠同行之間交流溝通欠缺。

（2）鍋爐“四管”防磨防爆工作不到位，未做到徹底全面的檢查。對管壁吹損和鰭片裂紋的情況未及時發(fā)現(xiàn)和處理，存在安全隱患。

（3）吹灰器維護(hù)單位工作存在漏洞，不能及時掌握和了解高溫區(qū)域吹灰器設(shè)備的完好情況。

5 防范措施

（1）應(yīng)加強(qiáng)對屏式過熱器U 形彎下部水平段鰭片焊縫（重點(diǎn)是鰭片焊縫與母材交界應(yīng)力集中區(qū)域）進(jìn)行100%檢查，對發(fā)現(xiàn)存在裂紋的管應(yīng)及時更換或打磨處理。

（2）及時與制造廠聯(lián)系，優(yōu)化管屏結(jié)構(gòu)，避免采用膜式過熱器或優(yōu)化膜式結(jié)構(gòu)（鰭片厚度應(yīng)小于母材厚度等），以避免高溫作用下鰭片與管屏應(yīng)力造成母材開裂的現(xiàn)象發(fā)生。

（3）由于屏式過熱器吹灰器區(qū)域部分管表面存在吹損減薄的現(xiàn)象，應(yīng)對吹灰器區(qū)域管進(jìn)行100%檢查，對減薄超過標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)及時進(jìn)行更換處理。

（4）加強(qiáng)吹灰器的運(yùn)行管理與調(diào)整，避免吹灰器造成對受熱面管的損傷，加強(qiáng)現(xiàn)場檢修各質(zhì)量把控點(diǎn)的驗收：對檢修范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真全面檢查，不留死角。

（5）加強(qiáng)班組培訓(xùn)，每次“四管”檢修工作開工前，組織防磨防爆小組成員共同學(xué)習(xí)防磨防爆檢查任務(wù)書，對受熱面做到全面檢查。

6 結(jié)論

通過對屏式過熱器U 形彎下部水平段鰭片焊縫打磨檢查、處理，吹灰器的綜合整治等一系列措施，治理效果明顯。成功杜絕屏式過熱器因相同原因出現(xiàn)的泄漏，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，為機(jī)組長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅實的基礎(chǔ)。