火电厂高温过热器泄漏的原因与预防

臧效军

华电国际莱城发电厂 山东 莱芜 271100

0 概况

某厂锅炉参数为超临界，一次中间再热直流锅炉，单炉膛，平衡通风，露天布置，锅炉后部为双流程型布置。锅炉采用正压直吹式制粉系统，6台HP-943碗式中速磨煤机布置，每台磨煤机分别对应一层煤粉喷口，共有6层，呈切圆燃烧。锅炉为传统方式Π型布置，烟气在炉膛中上升，然后经过折焰角转向到达锅炉后烟道，在炉后烟道经过低温过热器、再热器、省煤器等后排入大气。它的特点：锅炉的高度较低，烟气向下流动对炉后受热面起到吹灰的效果，受热面的布置形式可以做成传热效果好的逆流方式。尾部为双烟道，利用烟气挡板调节再热汽温。

巡检人员检查发现#1炉大包护板接缝处向外漏蒸汽，打开大包人孔门有蒸汽冒出，根据以往经验初步判断可能是#1炉高再入口T23管道或高再减温器笛形管焊口裂纹发生泄漏。

停炉冷却后，检查发现高过入口联箱南数第18排从炉前向炉后数第12根管口有一异物堵塞，造成该管位于大包内管段爆管，同时高过出口管道南数第18排从炉后向炉前数第9根T91管座根部断裂；爆口吹损其他管子若干。

1 原因分析

1.1 异常情况

（1）高过出口管道南数第18排（联箱中间焊口北侧）炉后向炉前数第9根T91管座根部断裂，检测该管座两侧各4排管座焊缝均无裂纹，如图1所示。

图1 第9根管座断裂

（2）高过出口管道南数第18排炉前向炉后数第12根管道过热爆管，以内窥镜检查发现所对应的高过入口联箱管口被一焊渣堵塞，该管所对应的炉内部分无胀粗， 第 2、3、4、5、6、8、10、11、13、14、15根为吹损超标爆口。如图2、3所示。

图2 吹损周围的过热器管形态

图3 爆口形态

（3）高过出口南数第17排从炉后向炉前数第9、10根管吹损超标。高过南数第18排第9根断裂的管道倒伏至高再入口联箱处，吹爆高再入口联箱T23管座三根（联箱焊口南侧），紧邻两侧管座吹损减薄（南侧3根、北侧4根）；

图4 被吹损的管子

图5 管内遗留的焊渣

（4）检查高再入口集箱内部有减温器脱落的工艺衬环，取出后检查为扁铁件。

（5）金相及电镜分析

对高温过热器第18排第3根管子裂纹取样进行金相及电镜分析，金相分析结果为：金相试样组织为奥氏体，周向的主裂纹沿晶扩展，裂纹尖端裂纹沿晶发展［2］，并有分叉，晶界有碳化物析出。扫描电镜分析结果为：裂纹尖端沿晶发展，观察到的裂纹表面起源区域较平整，扩展区形貌为典型的沿晶扩展形式。如图6所示，从金相检测结果看，裂纹处金相组织严重老化，达到老化5级。

图6 裂纹处金相组织

1.2 原因分析

（1）焊渣堵塞

高温过热器出口南数第18排炉后数第12根管道过热胀粗爆管，是由于焊渣堵塞住高温过热器入口管节流孔，管道内冷却介质减少，短期过热造成在T91管段爆管。焊渣材质分析类似于15CrMo，具体来源不清，判断分析应为施工遗留物，如图5所示。

（2）脆性断裂

高温过热器出口南数第18排炉后数第9根管座焊口，属于制造厂家焊口，处于热影响区范围，从断口面形状初步分析为脆性断裂。目前对该管排及相邻两侧管排的管座全面检查检验未发现异常，初步判断本次出现的管座焊口断裂应属于特例。后对管座局部区域焊缝进行金相检验，结果发现焊缝组织较为粗大，原因分析为焊接过程控制不当，焊接时焊接速度及焊接线能量过大所致，可以判断焊缝中存在一定的淬硬组织，即颜色发黑的断口部分为淬硬组织存在区域，淬硬区域强度高，但塑性差，无法承受应力集中形成的局部变形，故成为裂纹萌生并扩展的区域。

（3）衬环脱落

再热减温器焊接衬环脱落，是由于厂家出于制造焊接工艺考虑采取点焊方式，且制造完毕后未取出，因点焊方式固定不牢靠造成运行一段时间后脱落遗留在联箱内。

（4）制造工艺不合格

联箱管座焊接（制造焊口）可能存在焊接工艺质量原始缺陷，对管道母材产生损伤。东方锅炉厂减温器制造工艺存在问题，导致存在焊接工艺衬环存在脱落的隐患。

（5）质量监督不到位

断裂的第9根管子现场施工焊口存在焊瘤，基建焊接质量监督不到位。以上问题集中暴露出基建期间设备制造、现场施工的质量验收监督存在管理不到位。

2 防治措施

（1）管道更换

针对损坏的φ45x8.5材质T91的高过管排15根，更换第9根管座，全部更换损坏的高再入口管座10只，对以上小口径焊口进行热处理，所有更换的管座按照东方锅炉厂出具的焊接工艺、热处理工艺进行焊接、热处理。采用最先进材质，杜绝因为受热不均匀产生氧化皮脱落堵塞管道引起超温爆管的发生。从管材上避免爆管发生。

（2）运行控制

严格按照规程要求控制末级过热器温度不超过560℃，末级再热器管壁温度不超过580℃，蒸汽温度不超过555℃；烟温偏差控制在50℃，防治烟温偏斜造成局部受热面过高；加强吹灰防治受热面超温运行，吹灰无效时降低机组负荷，减少单位热负荷。

（3）制定检修检验计划

逢停必检，利用大、小修机会对高过入口、高再入口联箱及受热面进行内窥镜检查，清理可能存在的异物。制定联箱管座焊口、受热面的滚动检修检验计划，利用大小修机会安排全部进行探伤，对与联箱相接管道的第一道现场焊口质量进行复查，消除可能存在的隐患。进一步组织评估减温器工艺衬环脱落的风险，确定下一步大小修期间去除所有衬环的检查处理措施。

（4）加强质量监督

提高焊接工艺，严格要求工艺满足安全生产的需要，保证管道的金相组织正常。加强基建期间设备制造、现场施工的质量验收监督，确保管理到位，提高操作人员的焊接技能，强化操作人员的安全意识，防止因质量问题引起四管的泄漏。

3 结束语

火电厂高温受热面种类众多，四管泄漏的原因很多，必须综合分析，针对具体的泄漏原因采取积极有效的方法，从锅炉设备管理、运行状况、检修施工等方面做实工作，将过热器爆管控制在最低范围内，降低非停，保证机组的安全经济运行。严格要求后，四管泄漏事件大幅下降，保证了机组长期安全运行，也为同类机组提供了有效参考。

［1］肖国华，王春明，田晓等.锅炉末级过热器爆管原因分析及措施［J］.热力发电，2012，（3）：78-82.

［2］成志红.超临界600 MW机组锅炉末级过热器爆管原因分析及预防措施［J］.热力发电，2011，（7）：81-83.

［3］刘爽，赵永宁，刘天佐等.超临界670 MW机组高温过热器爆管原因分析［J］.热力发电，2010，（9）：103-105.

［4］赵慧传，贾建民，陈吉刚等.超临界锅炉末级过热器爆管原因的分析［J］.动力工程学报，2011，（3）：69-74.

［5］梁志福，孙丙新，张涛等.660MW超临界锅炉末级过热器爆管原因分析［J］.内蒙古电力技术，2013，31（3）：24-28.

［6］李健，郭炳诚.锅炉过热器爆管原因分析及预防措施［J］.内蒙古电力技术，2010，（17）.