对流过热器爆管原因分析及治理对策

对流过热器爆管原因分析及治理对策摘要：针对某电厂高温对流过热器爆管检查情况，进行爆管原因分析;提出了治理对策，制订了锅炉高温对流过热器检查、处理计划，强化了“防止锅炉四管爆漏管理”工作;对于锅炉四管爆漏治理工作，具有一定的借鉴意义。关键词：高温对流过热器爆管原因分析治理1概况某电厂装机容量2台125MW机组，采用上海锅炉厂生产的SG420/13.75-M418型锅炉，额定蒸发量420t/h，主蒸汽压力13.7MPa，主蒸汽温度540℃，于1999年04月投产发电。高温对流过热器布置于折焰角的斜坡上方，共104排，每排由外、中、内三圈共计312根蛇形管，顺烟气流动方向布置，每排蛇形管有三个下弯，由3根管子套弯而成。蛇行管束的横向节距为90mm，纵向节距为77mm。进口段管子材质为12Cr1MoV，出口段为钢102，管子规格均为Φ38mm×6mm，泄漏处管子材质为12Cr1MoVG。2015年02月26日，#2机组点火启动，03月13日发现对流过热器发生泄漏，3月18日泄漏加剧，#2炉停运。2现场检查情况2.1对流过热器北向南数第24排内管圈、中管圈吹损泄露，外管圈吹损刷薄。2.2对流过热器北向南数第25排内管圈、中管圈、外管圈有多处爆管破口对流过热器北向南数第25排中管圈下部有一处纵向“爆口1”，“爆口1”呈粗糙脆性断面的张口，管壁减薄不多，管子蠕胀也不甚显著。第25排外管圈上部呈现点状吹蚀“爆口2”，“爆口2”由多个小孔组成，爆口周边管壁减薄不明显，呈深坑状。2.3对流过热器北向南数第26排中管圈、外管圈吹损泄露，内管圈吹损刷薄2.4对流过热器北向南数第27排内管圈、中管圈、外管圈吹损刷薄2.5对流过热器北向南数第28排外管圈吹损刷薄2.6确定此次对流过热器泄露的第1漏点通过检查分析，确定第1漏点位于对流过热器北数第25排，前数第2组中圈后弯下部，开口朝下，具体泄漏位置见(图1)。3试验分析情况3.1宏观检查情况第1漏点位于前数第2组下弯、北数第25排中圈后弯弯管外弧处，此漏点处于弯管下部，见(图2)。爆口长约39mm、宽约3mm，开口较小，爆口边缘未减薄，无明显胀粗现象，爆口附近外壁有密集的纵向开裂现象，外壁有较厚氧化皮、颜色发黑，见(图3)。北数第25排外圈和北数第26排中圈两根对流过热器管外壁氧化皮也较厚经测量，3根管内、外壁氧化皮厚度均达到0.3mm。3.2材质合金成分分析对第25排中圈、第25排外圈、第26排中圈3根管进行了合金成分分析，合金成分分析结果见(表1)。3根对流过热器管合金成分符合标准要求。部件位置材质CrMoVMn北数第25排下弯外圈12Cr1MoVG0.980.280.210.61北数第25排下弯中圈(爆管管段)12Cr1MoVG0.990.290.230.59北数第26排下弯中圈12Cr1MoVG0.970.310.220.62GB5310-200812Cr1MoVG0.90-1.200.25-0.350.15-0.300.40-0.70表1对流过热器管合金成分分析结果3.3力学性能检测情况对3根对流过热器管进行了拉伸性能检测，检测结果见(表2)。部件位置抗拉强度(MPa)Rm下屈服强度(MPa)Rel北数第25排下弯外圈(水平直管部分)504、531、475343、366、316北数第25排下弯中圈(垂直直管部分)488、486、479336、339、331北数第26排下弯中圈(垂直直管部分)509、554、526336、380、359GB5310-200812Cr1MoVG470～640≥255表2对流过热器管拉伸性能结果3根对流过热器管的力学性能均在标准要求的范围内。对流过热器下弯中圈部分无法加工拉伸试样，故拉伸试样取在出口段的直管部分。北数第25排下弯中圈(泄漏管段)部分抗拉强度值已接近标准下限;北数第25排下弯外圈以及北数第26排下弯中圈试样抗拉强度不均，最小值偏下限。3.4微观检查情况在北数第25排下弯中圈(泄漏管段)泄漏处取一环形管样进行微观检测，发现爆口附近外壁有较为密集的纵向裂纹，裂纹附近有呈链状蠕变孔洞，基体组织已达到5级严重球化，见(图4)。爆管管段迎烟侧与背烟侧组织照片见(图5)、(图6)，(图5)组织中有蠕变孔洞，组织5级严重球化，(图6)组织中未见蠕变孔洞，组织球化3级，迎、背烟侧组织球化级别差距较大。分别在北数第25排下弯外圈、北数第26排下弯中圈后弯处取一环形管样进行微观检测，其迎烟侧组织球化均已接近或达到5级，组织照片见(图7)、(图8)。4泄漏原因分析通过第一时间对泄漏现场进行调查取证，对泄漏部位对流过热器受热面管材试样进行材质、力学性能和微观检测，在此基础之上进行泄漏原因分析工作。从对流过热器爆口宏观来看，爆口开口较小、边缘较钝，外壁氧化皮较厚、有大量纵向裂纹;从微观组织来看，基体中有众多纵向从外壁沿晶间发展的蠕变裂纹，属于长期过热泄漏的特征。从3根对流过热器管的金相组织和力学性能来看，组织已达5级严重球化、力学性能偏下限。3根管组织均球化严重，可排除异物堵塞的可能性。泄漏发生第2组下弯，此处烟温相对高，容易发生爆管。查阅#1、#2炉历次爆管记录发现，2003年3月至2007年5月期间，#1、#2炉高温对流过热器频繁发生爆管，并且爆管均发生于机组启动后短时间内。其中：#1炉发生8次爆管，11个爆口有10个位于第一组U形弯，1个位于第二组U形弯，集中于南数22排—37排(北数28排1个)，中圈6个，外圈5个;#2炉发生6次爆管，10个爆口有9个位于第一组，1个位于第二组，集中于南数22排—29排和北数35排—52排，中圈U形弯3个，内圈7个(U形弯1个，直管段管卡处6个)。经分析，由于启动时减温水投放的不规范，导致对流过热器多次发生水塞爆管泄漏。在规范了减温水投放，并对两台锅炉对流过热器前数第1组下弯和附近管材进行局部升级，大幅度降低了爆管次数。此次爆管位于前数第2组下弯处，以前因水塞导致的爆管频繁发生，水塞时管内介质通流不畅导致后面管子超温运行、第2组下弯又处于烟气温度较高区域，此处材质仍为12Cr1MoVG，当累计到一定程度后就发生了长期过热爆管(爆口1)。第25排中管圈下部长期超温爆口1泄漏蒸汽量较小，细小的蒸汽流对第25排外管圈上部呈现点状吹蚀，形成爆口2，爆口2由多个小孔组成，爆口呈深坑状。爆口2泄漏的蒸汽，造成第25排中管圈吹损减薄爆破，形成爆口3。在这3个爆口泄漏蒸汽的吹蚀作用下，造成第24排内管圈、中管圈吹损泄露，外管圈吹损刷薄;第25排内管圈、中管圈、外管圈吹损多处泄露;第26排中管圈、外管圈吹损泄露，内管圈吹损刷薄;第27排内管圈、中管圈、外管圈吹损刷薄;第28排外管圈吹损刷薄。5处理情况及治理计划5.1处理情况2015年03月21日至2015年03月23日，安排进行#2炉对流过热器共13根泄露、吹损减薄的受热面管子更换工作;乙侧从北向南数第24、25、26、27排内圈、中圈、外圈、第28排外圈，新更换管子型号：φ38*6，材质T91，更换高度1.5米。5.2治理计划由于送检的3根对流过热器管子组织最差处均已达到5级严重球化，计划利用2016年检修机会对高温对流过热器第2组下部弯头和附近12Cr1MoVG管材进行割管检测，评估材质劣化情况，依据评估结果确定第2组下弯附近12Cr1MoVG管段升级改造方案。6结论总结处理经历，得出如下结论：#2炉对流过热器泄漏的原因是由于管子长期超温，造成金属基体组织长期过热老化、性能下降而发生泄漏。为了避免对流过热器管子长期超温，要加强运行人员培训;在机组启动初期，应通过燃烧调整来控制主汽汽温，规范减温水投用，避免在对流过热器内形成水塞;建全锅炉四管运行台帐(或数据库)，包括锅炉运行时间、启停次数、超温幅度及时间、汽水品质不合格记录等数据，严格落实超温考核制度，防止发生受热面管子长期超温。通过对高温对流过热器爆管原因进行认真分析，制定治理计划;总结经验教训，加强运行、检修管理，严格贯彻执行《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》、《火电机组防止锅炉受热面泄漏管理导则》等有关规程、规定;将“检查”和“预测”有机地结合起来，通过检查，掌握规律，从而预测四管的劣化倾向、检查重点、修理方法，经验值得借鉴。