330MW循环流化床锅炉低温再热器泄漏原因及防控措施研究

侯斐

山西漳电同达热电有限公司2×330 MW燃煤发电机组锅炉采用东方锅炉股份有限公司生产的循环流化床、亚临界参数、一次中间再热自然循环汽包炉，锅炉型号：DG1165/17.5-II 1。其中2号机组自投产以来共发生3次锅炉低温再热器泄漏事故。泄漏事故的位置均在低温再热器管弯头与固定块角焊缝焊趾处，此类事故通常需停炉处理，不利于锅炉的长周期、稳定运行，对发供电及经济技术指标影响很大；冬季还造成城市集中供热暂时中断，给广大采暖用户的日常生活带来了诸多不便，严重影响了民生。

1 低温再热器结构特点

低温再热器弯管材质为12Cr1MoVG，规格为Φ70×5；固定块材质为ZG1Cr20Ni14Si2；运行参数为450℃、3.7 MPa。支撑块满焊在中隔墙管或包墙管上，固定块满焊在低温再热器弯管上，固定块通过末端U型槽插在支撑块上，并留有一定膨胀间隙，见图1。

图1 低温再热器现场结构

2 泄漏原因分析

因三次泄漏位置和结构都相同，对具有代表性的2015年泄漏部位管样进行宏观分析和金相组织分析。

2.1 宏观形貌特征

通过对泄漏管样宏观形貌的观察，其中3#部位为泄漏处，沿焊缝开裂，周围管壁减薄明显，未见微裂纹分布。结合三次低温再热器泄漏管的特征及部位，认为低温再热器固定块与中隔墙焊接的支撑块在运行过程中由于膨胀受阻，造成低温再热器管泄漏，见图2。

图2 低再弯管爆管处宏观形貌

2.2 微观金相组织

将泄漏处弯管进行分段取样分析，分别对1#、3#部位进行金相分析。使用蔡司AxioObserver.Z1m倒置式金相显微镜对其进行拍照分析，照片见图3。

图3 金相照片

经金相组织的检测分析可知：

（1）泄漏处裂纹沿焊缝熔合线的粗晶区开裂，裂纹附近母材金相组织为铁素体+珠光体，其组织形态与固定块对侧母材、固定块下方母材以及1#对比管母材基本一致，未见明显相变和球化现象，说明泄漏原因与管材本身质量无关。

（2）发现3#裂纹附近细晶区组织亦正常，未观察到裂纹。

2.3 泄漏原因综合判定

（1）从金相显微组织观察发现泄漏处裂纹沿焊缝熔合线的粗晶区扩展，裂纹附近母材组织为铁素体+珠光体，其组织形态与固定块对侧母材、固定块下方母材基本一致，未见明显相变和球化现象，说明泄漏原因与管材本身质量无关。

（2）通过对泄漏管子及其固定块变形的宏观形貌的观察，结合三次低温再热器管子泄漏均在同一侧的特征，认为低温再热器与中隔墙在锅炉启停过程中由于膨胀方向、膨胀量不同，个别固定块与支撑块水平方向间隙过小，使得低再管膨胀受阻，造成低温再热器管与固定块一侧角焊缝熔合线处受拉力撕裂泄漏。

（3）弯管固定块材质为ZG1Cr20Ni14Si2，弯管材质为12Cr1MoVG，二者线膨胀系数相差较大，为异种钢焊接。焊接时会产生较大的残余应力，此外角焊缝焊趾处应力集中较大，且熔合线附近区域又是角焊缝接头的最薄弱部位，角焊缝易产生咬边缺陷。

3 防控措施与应用效果

3.1 泄漏的防控措施

（1）对低温再热器管弯头焊接的固定块与中隔墙焊接的支撑块水平方向间隙进行逐根摇动检查，水平方向有卡涩现象，按照设计间隙进行修复，以缓解启停锅炉时膨胀受阻的现状。

（2）对固定块与低温再热器管角焊缝处表面目视检查和无损检查，若有咬边、裂纹缺陷及时更换处理。

（3）停炉检修时保证低再管排之间的间距卡与定位卡没有脱落和开焊，使管排完整、间距均匀，从而减小管排的振动对低再弯管焊口产生的应力，同时防止管排形成烟气走廊造成对管子的磨损，保证管排固定块与支撑块之间活动自如，受热膨胀时没有受阻情况；

（4）运行中控制升降负荷的速度，减小汽流冲击引起管排振动；减少机组启停次数，运行中监控管壁不超温，避免低温再热器频繁冷热膨胀，减小失效风险。

3.2 实施效果

（1）停炉检修时将泄漏部位附近的管排之间的间距卡割除，用倒链将固定块与支撑块分离并将管排拉开（留有足够的检修空间），对泄漏部位的管子及固定块更换，对更换的管子焊口进行射线检测合格。

（2）对低温再热器固定块与支撑块之间的间隙进行了检查，未发现严重卡涩现象；对固定块与低温再热器管角焊缝进行表面检查，未发现缺陷。

（3）到目前为止，低温再热器运行正常，未发现泄漏情况，左侧与右侧管排运行温差在正常范围内，进、出口温度也在正常运行温度范围内。

4 结语

目前循环流化床锅炉的低温再热器失效泄漏给锅炉安全、经济运行造成很大的障碍。通过对循环流化床锅炉低温再热器的失效分析，制定了科学、有效的防控措施，经运行表明有效降低了锅炉的故障率。