某电厂锅炉启动过程中水冷壁泄漏原因分析

陈俊彬

（福建省鸿山热电有限责任公司 福建泉州 362712）

某电厂锅炉启动过程中水冷壁泄漏原因分析

陈俊彬

（福建省鸿山热电有限责任公司 福建泉州 362712）

针对福建某电厂锅炉启动过程中发生的一起水冷壁泄漏事件，采用外观检查、化学成分分析、金相检测等手段，对泄漏水冷壁管进行检测分析，找出泄漏原因并提出解决对策，结果表明，热应力和焊接残余应力是本次水冷壁泄漏的主要原因。

水冷壁管；泄漏；热应力；焊接残余应力

1 事故经过

福建某电厂2台600MW锅炉系哈尔滨锅炉厂制造，其螺旋水冷壁采用规格为Φ38×7.3mm的15CrMoG钢管。2014年10月10日15时30分，#1锅炉点火启动，16时50分，现场检查发现在锅炉零米干渣机尾部有异常的水迹，按照水迹到右侧水冷壁进行检查，发现在C5吹灰器靠炉后部位有一根管泄漏。随即锅炉停运（停运时水冷壁壁温180℃，压力0.97Mpa）转抢修。抢修期间对该泄漏管件进行了更换，同时对左侧水冷壁相似区域进行了检查，未发现异常。自运行许可到抢修结束总计耗时20.5h，#1机组于10月12日14时40分点火启动。

2 泄漏样管检测

2.1 宏观检查

对泄漏管子进行宏观检查，泄漏水冷壁管外观无明显胀粗、鼓包、变形、减薄、腐蚀等现象。经表面着色探伤检查，发现内壁有轴向开口裂纹，裂纹位于内壁周向管子对接焊缝的热影响区，同时也是轴向鳍片焊缝的热影响区，裂纹长约10mm，裂纹处横截面上肉眼可见两条平行裂纹，并且都是沿径向发展，一条起源于内壁，另一条起源于管材中部（如图1）。

图1 泄漏管子宏观检查

2.2 化学成分分析

对泄漏水冷壁管母材进行化学成分分析，结果如表1所示。

表1 泄漏水冷壁管母材化学成分分析

检测结果，泄漏水冷壁管母材的化学成分符合GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》中对于15CrMoG钢管的要求。

2.3 金相检测

切取泄漏水冷壁管样开裂处横截面一圈制作成金相试样，使用硝酸究竟溶液侵蚀，在金相显微镜下观察，金相组织见图2～图6。

图2 起源于内壁的开口裂纹200×

从微观金相图可以看出，该泄漏管子开裂处位于周向管子对接焊缝和轴向鳍片焊缝的热影响区重叠处，该处横截面金相组织为珠光体+铁素体+碳化物，珠光体球化级别为3级，属于轻度球化（如图3、4）。

图3 裂纹附近金相组织200×

图4 起源于内壁的开口裂纹500×

该管主裂纹起源于内壁（如图2），主裂纹附近组织中有密集微裂纹，微裂纹方向与主裂纹一致（如图5、6）。

图5 主裂纹附近的微裂纹200×

图6 主裂纹附近的微裂纹500×

2.4 检测结果分析

泄漏管子检验的结果，化学成分符合国家标准，外观没有存在明显胀粗、鼓包、变形、减薄、腐蚀等现象，微观金相的检查结果，组织虽然发生轻度球化，仍在正常状态。主裂纹大端和众多微裂纹均位于管子内壁，且方向相同，判断为应力拉裂，初始裂纹从内壁发生并扩展，最终导致管子泄漏。

3 泄漏原因分析

3.1 泄漏时点分析

该锅炉自10月7日上午5点多就上水完毕，一直到10月10日发现泄漏前并没有进行放水，而锅炉直到10月10日启动后一个多小时才发现漏水，由此可以判断管子泄漏是发生在锅炉启动过程中。

3.2 泄漏位置分析

如图7所示，泄漏点位于C5短吹附近，与螺旋水冷壁张力板的槽型钢边上，而张力板与槽型钢正是用于悬挂螺旋水冷壁的结构件，承担着整个螺旋水冷壁的巨大重量。因此槽型钢附近的管子承受着较大的拉应力。