宫伟基
摘 要:通过化学成分分析、金相分析和机械性能试验,对某300MW机组锅炉中温再热器泄漏原因进行分析,认为泄漏原因为长时过热,提出了相应的处理防范措施。
关键词:中温再热器;泄漏;分析
中图分类号:TK229.66 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)08-0169-02
1 设备概况
某公司1号锅炉系东方锅炉(集团)股份有限公司设计制造的DG1025/18.2-Ⅱ6型亚临界一次中间再热、自然循环、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、轻型炉墙、п型露天布置的单汽包燃煤锅炉,于1999年10月投入运行。
再热器系统按蒸汽流程依次分为壁式再热器、中温再热器、高温再热器。壁式再热器单排竖直布置在炉膛上部大屏区,紧贴在前墙和侧墙水冷壁管向火面上。中温再热器布置在水冷壁折烟角上,共32片,管子横向节距S1=457.2mm,管子纵向节距S2=70mm,每片由14根管子绕成,规格Φ60×4(其中每片的后数第9-12根与高温再热器过渡位置采用大小头变径为Φ51×4)。夹持管下弯头及出口最外圈为T91、入口段外4根和内1、2圈为12Cr1MoV,其余为15CrMo。高温再热器位于中温再热器后侧的水平烟道斜坡区域,由中温再热器每片分成两片,共64片,每片由7根管子绕成U型。中温再热器与高温再热器间的结构见图1。
2 泄漏情况
2015年8月3日11:23,#31机组A/B引风机指令突然增大至92.3%/82.3%,电流181.1/183.3A,同比前一日相同负荷工况下A/B引风机指令上涨约12%,电流增加17-19A。补水量增加至70t/h,烟温同比增加30℃,就地检查发现锅炉有泄漏声,判断为屏式过热器、中温再热器区域泄漏。
停运后进入炉内检查,发现中温再热器自B向A数第13屏、炉后向炉前数第12根(编号13-12,下同)直管(管子规格为Φ60×4,材质为15CrMo)弯头上约3米处泄漏(该管从U型弯入口处至出口段顶棚处均存在胀粗现象),并造成该屏附近3根直管和第14屏4根直管泄漏,该两屏其它15根直管吹损超标,其中第14屏炉后向炉前数第17和18根直管跳出管排造成下部U型弯变形。
管子初始爆口不大,边缘为钝边,爆口附近有很多平行于爆口的轴向裂纹,且爆口附近胀粗明显,靠近爆口附近的最大管径达到了Φ70mm,从宏观形貌看,属于典型的长期过热爆口,见图2。
3 检查及取样检验
3.1 宏观检查情况
对与泄漏管对应的高再及中再其它管子进行宏观检查,未发现外表面存在明显的氧化皮及轴向裂纹,蠕胀测量未发现异常。
3.2 异物排查情况
(1)经割除中温再热器13-12泄漏管下部U型弯后,检查未发现管内存在氧化皮或脱落迹象,未发现其它异物;
(2)对中温再热器13-12及相对应的高温再热器管进行内窥镜检查,未发现异常;
(3)对中温再热器入口联箱及高温再热器出口联箱割开封头进行检查,未发现联箱内部有异物;割开中温再热器入口联箱出口管及高温再热器出口联箱入口管检查,未发现管径局部变小及异物;
(4)在炉顶大包内,中温再热器出口管径由Φ60×4变径至Φ51×4,至高温再热器入口又由Φ51×4变径至Φ60×4,经对以上管子割除后,未发现管内存在异物或局部通流截面变小的情况。
3.3 壁温曲线查阅情况
中温再热器测点安装在B侧第3、8、13、17、22、28屏最外圈的出口段T91出口管上,各测点壁温曲线未见超温现象。7月27日启机后最高壁温527℃,而中温再热器报警壁温为545℃,运行温度远低于低于报警温度,查阅2014年1月至2015年3月份运行曲线,未见超温现象。同时,自2011年10月整体优化以来,因汽机通流改造,#31炉冷再温度较以前低约10-15℃,造成再热蒸汽出口温度一直偏低,2014年平均温度为518.91℃,因此排除了中温再热器整体超温的可能性。
本次泄漏管未安装壁温测点,不排除存在超温现象而未检测到的情况。
3.4 取样检验结果
对泄漏的13-12和相邻管段13-11、14-12取样,进行化学成分分析、金相分析和力学性能试验。
3.4.1 化学成分分析
对泄漏管及附近的三段管子进行光谱分析,母材的化学成分测试结果满足《GB 5310-2008高压锅炉用无缝钢管》对15CrMo材料的成分要求,材质符合要求,排除了错用材质的因素。
3.4.2 金相分析
采用化学抛光方法进行抛光,用3%硝酸酒精溶液进行腐蚀,按照《DL/T787-2001火电厂用15CrMo钢珠光体球化评级标准》进行评判,距离爆口1米的胀粗管金相组织为铁素体+极少量珠光体+碳化物,珠光体区域形态特征基本消失,碳化物在境界聚集,珠光体球化等级4.5级,如图3。13-11金相组织为铁素体+珠光体+碳化物,珠光体区域形态特征较完整,层片状碳化物部分分散,部分碳化物成粒状,珠光体球化等级2.5级,如图4。14-12金相组织为铁素体+珠光体+碳化物,珠光体区域形态特征完整,层片状碳化物开始分散,珠光体球化等级2级,如图5。
3.4.3 拉伸试验
依据GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验 第1部分:室温试验方法》,对试样进行拉伸性能试验,三个拉伸试样均在标距内断裂,拉伸数据有效,结果见表1。从表中可见,泄漏管段抗拉强度远低于标准值;其余两根管子机械性能指标在标准范围内。
4 原因分析
结合现场检查及取样分析结果,认为中温再热器管本次泄漏原因为长时过热。因胀粗及泄漏仅发生在单根管子上,其它管未发现过热及超温现象,排除了烟温高及设计因素造成的泄漏,确定泄漏是因蒸汽侧流量低导致的,致管壁长时间小幅度超温运行,材料老化,机械性能下降,无法满足继续运行的要求。
5 结语
本次中温再热器泄漏原因为长时过热,尽管经过全面检查未发现异物,但更换管子后应在该管圈增加壁温测点,监控壁温变化,发现壁温异常时进行进一步分析检查。
参考文献
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