某型高加的失效原因及分析

李 晴

(上海电气电站设备有限公司电站辅机厂，上海 200090)

0 概 述

在某型350 MW机组中，布置有3台高压加热器(简称高加)，均为单列卧式表面换热管管板式结构，高加由蒸汽冷却段、凝结段、疏水冷却段组成，壳程介质为蒸汽，管程介质为水。高加投运不满10年，多次发生了泄漏。特别是3号高加的下端差异常，无法建立疏水水位，疏水端差DCA为20℃，影响了高加的正常运行。为了查明高加泄漏原因，决定让3号高加返厂进行检查。以期查明泄漏原因，为今后的设计制造及安装提供参考，避免类似情况的重复发生。

1 高加安装时间及运行参数

高加制造完成后被运至现场的时间、安装时间及投用时间，如表1所示。高加设计参数和运行参数，如表2所示。

为了分析高加的失效原因，需将高加拆解。割开短接筒身后，将壳体筒身抽出，并在短接的汽机侧割开检测窗口，拆除了部分疏冷段包壳，对受损换热管及疏冷段端板进行取样。

表1某机组高加的安装及投运时间(年.月)

高加编号运抵现场设备安装投用初始泄漏漏管数量/根1号高加2006.32006.62006.12未统计未统计2号高加2006.32006.62006.12未统计未统计3号高加2006.32006.62006.122010.224

注：漏管数量中的24根，含保护性堵管数，堵管率为2.06%。

表2某机组高加THA工况时运行参数

加热器编号1号高加2号高加3号高加管侧设计压力/ MPa28.0528.0528.05管侧设计温度/℃295265215给水进口压力/ MPa～16.7～16.7～16.7给水进、出口温度/℃241.3/274.6201.2/241.3175.8/201.2壳侧设计压力/ MPa7.854.812.07壳侧设计温度/℃420/295360/265470/215抽汽进口压力/MPa5.76733.42771.5939抽汽进口温度/℃384.7318.0440.3

高加堵管的分布情况，如见图1所示。堵管区域主要集中在蒸汽冷却段和疏水冷却段。

图1 在管板端面堵管的分布位置

2 解剖蒸汽冷却段

在短接的蒸冷段汽机侧区域进行开窗检测，寻获了较为集中的爆管区。短接上的开窗位置，如图2所示。经检查，在蒸冷段内，发现了受损的外包壳、爆管的换热管及遗落的堵头。蒸冷段的损坏情况，如图3所示。随后，对已爆管的7根换热管及内外包壳受损处进行取样，发现换热管表面有深浅不同的划痕，可能是有异物进入该区域造成的划痕。

图2 短接上的开窗位置

图3 蒸汽冷区段损坏情况

3 解剖疏水冷却段

高加管束的剖面图，如图4所示。在图4的换热管取样位置，发现该区域的换热管有爆管现象，但未见换热管表面有异物及划痕，经分析，可能因查漏、堵漏不及时，在爆管周围的换热管也被损坏。随后对爆管区换热管进行取样，发现换热管壁厚有不同程度的减薄。进一步打开疏冷段包壳后，发现疏冷段包壳内部的换热管完好。爆管区的现场图片，如图5所示。

图4 管束剖面图

图5 疏冷段爆管区域

4 原因分析

4.1 蒸冷段换热管的失效原因

蒸冷段内换热管的爆管区较为集中，其中1根换热管完全断裂，其余换热管的破口围绕该管子分布，包壳破口位置与换热管断裂位置相对应，在换热管断口附近的外表面，发现了多处较深的划痕。由此判断，在蒸汽管道内存有异物，极有可能是抽汽管道逆止阀的不锈钢缠绕垫片的碎片，掉入了蒸汽管道。当高加投运时，碎片随蒸汽进入高加蒸冷段，并遗留在换热管的间隙中。随着高加运行时汽流的振动，碎片割伤某根换热管，因而产生了爆管。因为未及时发现某根换热管已泄漏，所以，泄漏管周围的换热管受到了冲击，继而发生周围换热管的断管，造成蒸冷段的内外包壳被相继击穿。电厂在6个月内，先后3次堵漏才处置完毕，但在蒸冷段的外包壳上已有孔洞，使未经冷却的过热蒸汽外溢，且流速偏大，冲击了疏冷段入口区域的管束，并引起了疏冷段的水位波动。

4.2 疏冷段换热管的失效原因

疏冷段换热管的破坏区，集中在疏冷段端板内排的管孔附近，换热管疑似被腐蚀或冲刷减薄。根据腐蚀原理可知，在一定温度及酸碱度的情况下，铁首先被腐蚀生成软性的氢氧化亚铁，然后氧化生成组织坚硬的四氧化三铁。当温度低于200℃时，这种转化过程很缓慢。由于3号高加给水的进出口温度，均低于200℃，换热管在未形成较硬的四氧化三铁前，软性的氢氧化亚铁就已被给水冲走，引起换热管壁厚的减薄，最终发生损坏。

5 结 语

目前，国内高加的换热管普遍采用碳钢材质，碳钢在高于200℃时，耐腐蚀性能良好，但3号高加的给水温度普遍低于200℃，因此，3号高加极易发生冲蚀现象。运行时，应控制给水的pH值在9.5左右，给水的含氧量不超过7μg/L，可有效地降低换热管的腐蚀速率。同时，在高加抽气管的逆止门上，不建议采用不锈钢缠绕垫片。据统计，最近发生了多起不锈钢缠绕垫片碎裂的事件，碎片从抽气管道进入高加管束，引起了换热管泄漏。