對流過熱器爆管原因及治理對策

1、對流過熱器爆管原因分析及治理對策摘 要：針對某電廠高溫對流過熱器爆管檢查情況，進行爆管原因分析;提出了治理對策，制訂了鍋爐高溫對流過熱器檢查、處理計劃，強化了“防止鍋爐四管爆漏管理”工作;對于鍋爐四管爆漏治理工作 ，具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：高溫對流過熱器 爆管 原因分析 治理1 概況某電廠裝機容量2臺125MW機組，采用上海鍋爐廠生產(chǎn)的 SG420/13.75-M418型鍋爐，額定蒸發(fā)量420t/h，主蒸汽壓力13.7MPa，主蒸汽溫度 540，于1999 年04月投產(chǎn)發(fā)電。高溫對流過熱器布置于折焰角的斜坡上方，共104排，每排由外、中、內(nèi)三圈共計312 根蛇形管，順煙氣流動方向布置，每排

2、蛇形管有三個下彎，由3根管子套彎而成。蛇行管束的橫向節(jié)距為 90mm，縱向節(jié)距為77mm。進口段管子材質(zhì)為12Cr1MoV，出口段為鋼102，管子規(guī)格均為38mm×6mm，泄漏處管子材質(zhì)為12Cr1MoVG。2015年02月26日，#2 機組點火啟動，03月13日發(fā)現(xiàn)對流過熱器發(fā)生泄漏，3月18日泄漏加劇，#2爐停運。2 現(xiàn)場檢查情況2.1對流過熱器北向南數(shù)第24排內(nèi)管圈、中管圈吹損泄露，外管圈吹損刷薄。       2.2對流過熱器北向南數(shù)第25排內(nèi)管圈、中管圈、外管圈有多處爆管破口 對流過熱器北向南數(shù)第25排中

3、管圈下部有一處縱向“爆口1”， “爆口1”呈粗糙脆性斷面的張口，管壁減薄不多，管子蠕脹也不甚顯著。第25排外管圈上部呈現(xiàn)點狀吹蝕“爆口2”，“爆口2”由多個小孔組成，爆口周邊管壁減薄不明顯，呈深坑狀。2.3對流過熱器北向南數(shù)第26排中管圈、外管圈吹損泄露，內(nèi)管圈吹損刷薄2.4對流過熱器北向南數(shù)第27排內(nèi)管圈、中管圈、外管圈吹損刷薄 2.5對流過熱器北向南數(shù)第28排外管圈吹損刷薄2.6確定此次對流過熱器泄露的第1漏點通過檢查分析，確定第1漏點位于對流過熱器北數(shù)第25排，前數(shù)第2組中圈后彎下部，開口朝下，具體泄漏位置見(圖1)。3 試驗分析情況3.1宏觀檢查情況第 1 漏點位于前數(shù)第 2

4、 組下彎、 北數(shù)第 25 排中圈后彎彎管外弧處，此漏點處于彎管下部，見(圖2)。爆口長約 39mm、寬約 3mm，開口較小，爆口邊緣未減薄，無明顯脹粗現(xiàn)象，爆口附近外壁有密集的縱向開裂現(xiàn)象， 外壁有較厚氧化皮、 顏色發(fā)黑，見(圖 3)。北數(shù)第 25 排外圈和北數(shù)第 26 排中圈兩根對流過熱器管外壁氧化皮也較厚經(jīng)測量， 3根管內(nèi)、外壁氧化皮厚度均達到 0.3mm。3.2材質(zhì)合金成分分析對第 25 排中圈、第 25 排外圈、第 26 排中圈 3 根管進行了合金成分分析，合金成分分析結(jié)果見(表1)。3 根對流過熱器管合金成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。部件位置材質(zhì)CrMoVMn北數(shù)第 25 排下彎外圈12Cr1M

5、oVG0.980.280.210.61北數(shù)第 25 排下彎中圈(爆管管段)12Cr1MoVG0.990.290.230.59北數(shù)第 26 排下彎中圈12Cr1MoVG0.970.310.220.62GB 5310-200812Cr1MoVG0.90-1.200.25-0.350.15-0.300.40-0.70表 1 對流過熱器管合金成分分析結(jié)果3.3力學(xué)性能檢測情況對 3 根對流過熱器管進行了拉伸性能檢測，檢測結(jié)果見(表2)。部件位置抗拉強度(MPa)Rm下屈服強度(MPa)Rel北數(shù)第 25 排下彎外圈(水平直管部分) 504、 531、 475 343、 366、 316北數(shù)第 25 排

6、下彎中圈(垂直直管部分) 488、 486、 479 336、 339、 331北數(shù)第 26 排下彎中圈(垂直直管部分) 509、 554、 526 336、 380、 359GB 5310-2008 12Cr1MoVG 470640 255表 2 對流過熱器管拉伸性能結(jié)果3 根對流過熱器管的力學(xué)性能均在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。對流過熱器下彎中圈部分無法加工拉伸試樣，故拉伸試樣取在出口段的直管部分。北數(shù)第 25 排下彎中圈(泄漏管段)部分抗拉強度值已接近標(biāo)準(zhǔn)下限;北數(shù)第 25 排下彎外圈以及北數(shù)第 26 排下彎中圈試樣抗拉強度不均，最小值偏下限。3.4微觀檢查情況在北數(shù)第 25 排下彎中圈(泄漏管段

7、)泄漏處取一環(huán)形管樣進行微觀檢測， 發(fā)現(xiàn)爆口附近外壁有較為密集的縱向裂紋，裂紋附近有呈鏈狀蠕變孔洞，基體組織已達到5級嚴(yán)重球化，見(圖 4 )。爆管管段迎煙側(cè)與背煙側(cè)組織照片見(圖 5)、(圖6)，(圖 5) 組織中有蠕變孔洞，組織 5 級嚴(yán)重球化，(圖6) 組織中未見蠕變孔洞，組織球化3級，迎、背煙側(cè)組織球化級別差距較大。分別在北數(shù)第 25 排下彎外圈、北數(shù)第 26 排下彎中圈后彎處取一環(huán)形管樣進行微觀檢測，其迎煙側(cè)組織球化均已接近或達到5級，組織照片見(圖7)、(圖8)。4泄漏原因分析通過第一時間對泄漏現(xiàn)場進行調(diào)查取證，對泄漏部位對流過熱器受熱面管材試樣進行材質(zhì)、力學(xué)性能和微觀檢測，在此基

8、礎(chǔ)之上進行泄漏原因分析工作。從對流過熱器爆口宏觀來看，爆口開口較小、邊緣較鈍，外壁氧化皮較厚、有大量縱向裂紋;從微觀組織來看，基體中有眾多縱向從外壁沿晶間發(fā)展的蠕變裂紋，屬于長期過熱泄漏的特征。從3根對流過熱器管的金相組織和力學(xué)性能來看，組織已達5級嚴(yán)重球化、力學(xué)性能偏下限。 3根管組織均球化嚴(yán)重，可排除異物堵塞的可能性。泄漏發(fā)生第2組下彎，此處煙溫相對高，容易發(fā)生爆管。查閱 #1、#2 爐歷次爆管記錄發(fā)現(xiàn)，2003年3月至2007年5月期間，#1、#2 爐高溫對流過熱器頻繁發(fā)生爆管，并且爆管均發(fā)生于機組啟動后短時間內(nèi)。其中：#1爐發(fā)生8次爆管，11個爆口有10個位于第一組U形彎，1個位于第二

9、組U形彎，集中于南數(shù)22排37排(北數(shù)28 排1個)，中圈6個，外圈5個;#2爐發(fā)生6次爆管，10個爆口有9個位于第一組，1個位于第二組，集中于南數(shù)22排29 排和北數(shù)35排52排，中圈U形彎3個，內(nèi)圈7個(U形彎1個，直管段管卡處6個)。 經(jīng)分析， 由于啟動時減溫水投放的不規(guī)范，導(dǎo)致對流過熱器多次發(fā)生水塞爆管泄漏。 在規(guī)范了減溫水投放，并對兩臺鍋爐對流過熱器前數(shù)第1組下彎和附近管材進行局部升級， 大幅度降低了爆管次數(shù)。此次爆管位于前數(shù)第2組下彎處，以前因水塞導(dǎo)致的爆管頻繁發(fā)生，水塞時管內(nèi)介質(zhì)通流不暢導(dǎo)致后面管子超溫運行、第2組下彎又處于煙氣溫度較高區(qū)域，此處材質(zhì)仍為 12Cr1MoVG，當(dāng)累

10、計到一定程度后就發(fā)生了長期過熱爆管(爆口1)。第25排中管圈下部長期超溫爆口1泄漏蒸汽量較小，細(xì)小的蒸汽流對第25排外管圈上部呈現(xiàn)點狀吹蝕，形成爆口2，爆口2由多個小孔組成，爆口呈深坑狀。爆口2泄漏的蒸汽，造成第25排中管圈吹損減薄爆破，形成爆口3。在這3個爆口泄漏蒸汽的吹蝕作用下，造成第24排內(nèi)管圈、中管圈吹損泄露，外管圈吹損刷薄;第25排內(nèi)管圈、中管圈、外管圈吹損多處泄露;第26排中管圈、外管圈吹損泄露，內(nèi)管圈吹損刷薄;第27排內(nèi)管圈、中管圈、外管圈吹損刷薄;第28排外管圈吹損刷薄。5 處理情況及治理計劃5.1處理情況2015 年03月21日至2015年03月23日，安排進行#2爐對流過熱

11、器共13根泄露、吹損減薄的受熱面管子更換工作;乙側(cè)從北向南數(shù)第24、25、26、27排內(nèi)圈、中圈、外圈、第28排外圈，新更換管子型號：38*6 ，材質(zhì)T91，更換高度1.5米。5.2治理計劃由于送檢的3根對流過熱器管子組織最差處均已達到 5級嚴(yán)重球化，計劃利用2016年檢修機會對高溫對流過熱器第 2組下部彎頭和附近12Cr1MoVG管材進行割管檢測，評估材質(zhì)劣化情況，依據(jù)評估結(jié)果確定第2組下彎附近12Cr1MoVG管段升級改造方案。6 結(jié)論總結(jié)處理經(jīng)歷，得出如下結(jié)論：#2爐對流過熱器泄漏的原因是由于管子長期超溫， 造成金屬基體組織長期過熱老化、性能下降而發(fā)生泄漏。為了避免對流過熱器管子長期超溫，要加強運行人員培訓(xùn);在機組啟動初期，應(yīng)通過燃燒調(diào)整來控制主汽汽溫，規(guī)范減溫水投用，避免在對流過熱器內(nèi)形成水塞;建全鍋爐四管運行臺帳(或數(shù)據(jù)庫)，包括鍋爐運行時間、 啟停次數(shù)、 超溫幅度及時間、汽水品質(zhì)不合格記錄等數(shù)據(jù)，嚴(yán)格落實超