某1 000 MW超临界锅炉省煤器集箱排气管泄漏原因分析

魏 然，邵旭明，常 伟，于佳宇

(1.国家能源集团科学技术研究院有限公司银川分公司，宁夏 银川 750000；2.宁夏电力科技能源有限公司，宁夏 银川 750000)

0 引言

某电厂3号锅炉为东方锅炉有限公司生产的DG3100/26.15-Ⅱ1型高效超超临界变压直流锅炉。运行过程中发现炉左侧大包中部有蒸汽冒出，停炉后检查发现省煤器集箱排气管发生爆口，爆口管段材质为20G，规格ø34×7 mm，截止泄漏时该机组累计运行时间71 528.2 h。本文结合该排气管的具体失效情况对失效原因及实际存在问题进行分析。

1 原因分析

1.1 现场检查

现场检查发现泄漏位于排气管高温再热器集箱上部，爆破管段90 °弯折，具体形貌见图1。观察发现省煤器集箱排气管由省煤器引出，穿过低温再热器集箱、低温过热器集箱、高温再热器集箱上方后拐出大包，本次泄漏位于高温再热器集箱上部，排气管走向分布见图2。

1.2 宏观检查

宏观检查爆口左右各约1.5 m长度范围内均存在不同程度的胀粗，内外壁表面整圈均存在密集的纵向裂纹及氧化皮，外壁裂纹具体形貌见图3。

爆口附近管径涨粗尤为明显，尺寸测量管径为40.6 mm，涨粗21.5%；壁厚为5.25 mm，减薄26%；爆口呈撕裂状，爆口尺寸长130 mm，宽50 mm；从外观判断应为过热导致，见图4。

1.3 显微组织

在失效管距爆口50 mm、2 m长度处分别取样进行金相检验,采用Zess Axio Oberver.A1m倒置式光学显微镜观察失效管显微组织，侵蚀剂采用4%(体积分数)硝酸酒精溶液。

距爆口50 mm处显微组织为铁素体+珠光体+碳化物，珠光体形态基本消失，晶界及铁素体基体上的球状碳化物已逐渐长大，球化等级4.5级〔1〕，见图5；

取样部位内壁存在大量密集、长度在2～3个晶界的氧化裂纹，具体形貌见图6；石墨化呈块状，石墨化等级4级〔2〕，见图7。

距爆口远端2 m处金相组织为铁素体+珠光体，珠光体区域中的碳化物开始分散，并逐渐向晶界扩散，珠光体形态尚明显，球化等级2.5级〔1〕，具体金相组织形貌见图8；石墨化呈块状，石墨化等级4级〔2〕，见图9。

显微组织分析显示，失效管珠光体均发生不同程度球化、产生氧化裂纹及出现石墨化，证明该管段运行过程中存在长时间超温。

2 综合分析

查询设计资料得知省煤器集箱出口温度为302 ℃，其内部介质是水，在该工作温度及冷却介质充分的条件下，珠光体组织不应该发生明显球化，同时也不会出现氧化裂纹及石墨化，这些显微组织的出现证明该管段存在长期在超温环境下运行的情况。结合其走向布置，发现该管道大包内布置需穿过高温再热器集箱上方的高温区域，高温再热器出口集箱温度为602 ℃，在热辐射下其正上方局部环境温度高于20G的许用温度430 ℃〔3〕，同时在机组运行期间排气管内部介质为不流动状态，换热能力下降，排气管长时间在高于材质许用温度环境下运行，造成组织球化及石墨化，性能劣化，最终强度不足发生爆破。

3 建议

1)现集箱排气管就近平行于集箱穿出大包，应避免其靠近穿过高温再热器集箱上方的高温区域。

2)若继续保持省煤器排气管原布置不变，建议升级排气管材质等级。此外，建议结合检修排查其它低温过热器集箱及低温再热器集箱排气管是否出现胀粗、开裂等现象，及时发现及时处理。