300MW机组锅炉中温再热器泄漏原因分析

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

[1] 国家能源局.火电厂用15CrMo钢珠光体球化评级标准：    DL/T 787-2001 [S].中国电力出版社，2001.

[2] 江范清，胡文龙，奚杰峰.12Cr1MoV钢末级再热器管失效分析[J].金属热处理.2015，（4）：190-193.

[3] 臧效军.火电厂高温过热器泄漏的原因與预防[J].国网技术学院学报.2014，17（6）：65-67.