1000MW超超临界机组锅炉高温过热器泄漏原因分析

宫伟基 王志荣 张建立

摘 要：通过对某超超临界机组锅炉高温过热器泄漏原因进行分析，通过进行内窥镜检查、氧化皮检测、取样金相分析，认为减温器故障导致管子入口节流孔被堵塞，导致管子过热爆管。

关键词：高温过热器；泄漏；分析

中图分类号：TK223.32 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0185-02

1 设备概况

某超超临界机组三大主机均由东方电气集团设计制造，配置单炉膛锅炉，前后墙对冲低NOX旋流燃烧，锅炉型号DG3033/26.15-Ⅱ1。高温过热器位于折焰角上方，共36屏，每屏26管圈，管屏呈U型，每个管屏汇集到一个分配集箱，分配集箱汇总到混合集箱，入口集箱除外1圈外均设置節流孔，节流孔共5种规格，由炉前向炉后直径分别为14.5mm、13.5mm、13mm、12mm、11mm。入口管段材质为TP347HFG 规格Φ45×8.2；出口段材质为SUP304H，外3圈为HR3C材料。

过热器的蒸汽温度是由燃料/给水比和两级喷水减温来控制。其中第二级减温器位于屏式过热器出口集箱与高温过热器进口集箱的连接管上，由喷管、混合管、圆弧垫板等部件组成，圆弧垫板焊接在减温器管子上，混合管靠焊接在圆弧垫板上的定位销与混合管上的销孔插接（间隙配合）固定（如图1）。

2 泄漏情况

2014年9月11日，高温过热器发生泄漏，泄漏位置位于左数第9屏外数第11管圈入口段在TP347HFG和SUPER304H焊缝边缘TP347HFG侧，处理后9月17日并网。9月19日，高温过热器再次发生泄漏，位于左数第16屏外数第11管圈入口段TP347HFG和SUPER304H焊缝上侧爆开（如图2）。爆口位置和形状与9月11日爆口相似；爆口处管段严重变形，爆口处管子壁厚减薄不明显，爆口边缘存在大量沿管子轴向的蠕胀裂纹，爆口边缘管径明显胀粗。距爆管边缘约100mm和800mm处的TP347HFG管径分别为47.72mm、 46.75mm（原始外径45mm），管径胀粗量分别为6.0%和3.9%。

全部检查高过入口管排外观并测量蠕胀，发现高过14-11、12-18发生了蠕胀。14-11高过入口TP347HFG与SUPER304H焊口与滑块之间外径最大达到48mm，胀粗量为6.67%，12-18 TP347HFG、SUPER304H侧1.5米范围内均胀粗至46.6mm，胀粗量为3.6%。

3 检查及取样检验

3.1 内窥镜检查情况

对全部高过入口分配集箱割除手孔，进行内窥镜检查，未发现异物；将大包内密封盒中的高过入口14-11、12-18排管自联箱下部T91管子处割开，对节流孔进行了内窥镜检查，同时由割口处向下用内窥镜检查管子内部，未发现异物；割开3个分配集箱封头，检查入口混合集箱，未发现异物；将大包内高过入口左数第3、7、14个入口小联箱封头Φ355.6×68-68割除，内窥镜从小联箱进入大集箱进行了无缝隙检查，未发现异物。

3.2 氧化皮检测情况

对高过所有管排氧化皮堆积情况进行了检测，未发现氧化皮堆积现象。重点对已胀粗但未爆管14-11、12-18管子下弯头处进行了割管检查，无氧化皮堆积现象。

3.3 减温器检查情况

割管检查A、B两侧减温器，发现混合筒均存在移位现象。其中B侧减温器两个定位销之一的下部定位销磨损约为圆周方向的1/2，深度约5mm；垫板销孔磨损成椭圆状，椭圆的长轴尺寸约43mm。定位销和垫板磨出的残存的金属翻边长度约20mm，宽度约2mm。上部定位销轴从垫板销孔中脱出。垫板销孔尺寸由34已磨损到43mm。检查喷管和混合管的摩擦部位有磨损痕迹，混合管上部和圆弧板之间的距离约为10mm，之前检查喷管时已发现喷管磨损部位为直径的1/3，磨损深度约5mm。

A侧减温器下部定位销磨损部位约为圆周方向的1/2，深度约5mm；混合管销孔磨损成椭圆状，长轴尺寸约50mm（如图3）。定位销和混合管磨出的金属翻边长度约30mm，宽度约20mm。上部定位销及混合管销孔磨损量和下部基本相同。检查喷管和混合管的摩擦部位有金属翻边，金属翻边长度约20mm，宽度约15mm（如图4）。混合管上部和圆弧垫板之间的距离约为6mm。混合管销孔已由34mm磨损到50mm。

3.4 取样检验结果

对16-11、17-11取样进行检验，依据GB/T 231.1《金属布氏硬度试验第1部分试验方法》，试样表面经金相砂纸磨光，采用台式布氏硬度计进行检测。布氏硬度检验结果表明，送检管的硬度值均满足GB5310标准对相应钢种的硬度值的要求，17-11管段硬度值略高于爆口管16-11管段硬度值。

依据DL/T 884-2004《火电厂金相检验与评定技术导则》对送检管样进行金相检验，爆口边缘断面呈近似45°的斜面，为穿晶型断裂，近断面处变形严重，并有少量撕裂孔洞，爆口边缘组织为变形拉长的孪晶奥氏体+碳化物（如图5），内外壁侧均有较多的微裂纹（如图6）。

4 原因分析

（1）综合材料取样各项检查、检验结果，排除了管材质量的因素，泄漏的原因确定为过热爆管。（2）因爆管及胀粗仅发生在个别管上，且高过壁温没有明显的超温现象，因此，可以排除烟温高造成的爆管。（3）9月10日和9月17日两次启炉过程中高过入口蒸汽温度均比饱和蒸汽温度高100℃左右，且在90MW负荷之前因压差小，减温水无投入的可能，排除减温水投用不当造成的水塞。（4）观察所割的高过管子内壁氧化皮状况均良好，厚度较薄、致密完整、未见明显剥落痕迹，对过热的管子下弯头割管也未发现氧化皮，全面氧化皮测量无明显氧化皮沉积，排除了氧化皮堆积导致的堵塞爆管。（5）割管检查高过入口A、B两侧减温器（过热器二级减温器）发现最大的未脱落的金属翻边尺寸为30mm×20mm，大于泄漏管圈的入口节流孔直径（13.5mm），怀疑有金属翻边脱落后随汽流流动到高过入口，堵塞了高过入口节流孔，导致开机后高过管过热爆管。

混合管晃动的原因分析是因混合筒未和定位销相焊，定位销设计直径为30mm，垫板上的定位销孔直径为34mm，定位销和垫板销孔之间存有间隙，在减温水的冲击扰动下产生振动，造成定位销和套筒垫板长期摩擦。二级减温器圆柱销为上下方向布置，混合管在自身重力作用下会发生下沉，加剧混合筒的振动，故磨损较严重。

5 结语

减温器混合管晃动导致定位销垫板碰磨出金属翻遍堵塞节流孔是高温过热器过热爆管的原因，通过割开减温器、清理摩擦部位产生的金属翻边薄片，以消除堵塞隐患，改进减温器混合筒固定方式，将减温器定位销和混合管进行焊接，防止混合管移位。经彻底处理后，高温过热器未因减温器问题发生爆管。

参考文献

[1] 陈忠兵，迟鸣声，郑黎峰等.锅炉减温器喷水管失效原因分析[J].热力发电，2013（5）：54-58.

[2] 张磊.超超临界机组锅炉后屏过热器泄漏原因分析和处理[J].热力发电，2008（3）：43-44.

[3] 张成.火电厂高温过热器泄漏原因分析及防范[J].江西电力职业技术学院学报，2015（1）：19-21.