易溶纸使用不当导致的“四管”泄漏及防范措施

梁雪莱

(内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托 010206)

2019年8月17日，某锅炉发生一起锅炉屏式过热器泄漏导致机组停机事件，经调查和分析，形成报告如下。

1 事件经过

2019年8月17日11时30分，锅炉管泄漏监测系统大面积报警，检查前炉膛区域泄漏声音明显，判定锅炉过热器系统发生泄漏，19日锅炉停机准备检修。21日发出检修工作票，检查发现后屏过热器入口段左数第2屏第2层夹屏弯前侧下弯头(Φ38×6，材质12Cr1MoVG)泄漏，漏点朝向水平向前，正对后屏过热器出口段第2屏管子(Φ38×6，材质T91)，详细检查后统计共有16根管子吹损超标。

图1 屏过泄漏情况

图2 集箱内发现异物

泄漏管子爆口为明显的短期过热爆管特征，对屏式过热器入口集箱内部进行检查，发现左数第1屏集箱内发现易溶纸碳化后的团状硬物堵塞节流孔导致管子冷却不足发生超温爆管，共检查32个集箱。

2019年8月24日，锅炉受热面检修工作全部结束，21时点火，25日09时30分并网运行。

2 原因分析

2.1 易溶纸堵塞节流孔导致受热面泄漏的直接原因

锅炉屏式过热器分前屏过热器、后屏过热器两部分受热面，位于锅炉炉膛火焰中心上方，管屏悬挂布置，前、后屏过热器并联布置。后屏过热器横向布置16屏，每屏出入口设计独立的分集箱，每屏29根回绕，由于各管子回绕距离不等在分集箱管口部位设计节流孔圈控制流量，泄漏管子节流孔圈直径为11mm。经检查，后屏过热器左数第1屏入口分集箱内部发现碳化、团状异物(泄漏管所在第2屏由于管子爆口、系统压力瞬间释放，将堵塞易溶纸吹出)，进一步分析后确认异物为管子焊接时用于封堵管口的易溶纸，起到氩弧焊接气体保护密封作用，但是由于易溶纸质量不达标、管口封堵工艺不标准、焊后未采取消除措施等问题，易溶纸在焊接过程中碳化后随系统流入后屏过热器入口集箱，堵塞节流孔圈部位，导致管内蒸汽流量不足，管子未得到及时冷却，短期超温爆管是造成本次泄漏的直接原因。

2.2 易溶纸质量不合格而爆管的间接原因

受热面管子焊接使用易溶纸采用国产(上海)产品，该型号易溶纸遇水后溶解速率较低、溶解后纤维粗大、胶体状态明显；在用易溶纸堵塞管口后，因堵塞部位管子内处于密闭空间，焊接过程中由于惰性气体保护管内处于绝氧环境，焊接热影响区范围内容易碳化，碳化后的易溶纸固体较硬，遇水不易溶解。另外屏式过热器单根管子设计差压为0.5MPa，在设计差压下碳化后的易溶纸固体未变形，无法从集箱节流孔圈进入管内随系统流动，最终堵塞在节流孔处，管内蒸汽流量不足发生短期内超温爆管是造成本次事件的间接原因。

事后对国产型号易溶纸、进口易溶纸、普通卫生纸3种材质分别进行水溶解、碳化两种相关实验。

碳化试验：用国产易溶纸堵塞低温过热器管子，管口两端封堵造成密闭空间还原锅炉焊接时的情况，然后管子进行焊接，焊接完成后切开管子取出碳化后的易溶纸如图3所示，硬度、形状与堵塞联箱取出的异物完全一致。

图3 国产易溶纸碳化后效果

进口易溶纸碳化后，固体颗粒物酥软，用手轻捏易碎，且碳化后的颗粒物仍能溶解于水中，如图4所示。

图4 进口易溶纸碳化后效果

水溶解试验：取一定量国产的易溶纸，溶解于水中，观察一段时间，在无搅拌情况下溶解速率极低，后经过搅拌1min后基本溶解，但是溶解后纤维状明显，且胶体、黏稠状，用纱布过滤是难度较大。

然后进行相关对比试验，采用同等量的进口立可溶型号易溶纸、普通卫生纸分别进行同类试验，对比原使用国产型易溶纸溶解、碳化效果，发现进口立可溶易溶纸在同等量的水中溶解速率最快，且在无压、无搅拌状态下自行溶解，溶解后黏稠度最低、纤维最细；后将溶解后的3种可溶物用纱布过滤，发现进口立可溶易溶纸残留物最少，卫生纸次之，国产型号易溶纸最多。

同时将进口易溶纸试验于精度为2mm的滤网，滤网保持持续流水状态，无堵塞情况。

2.3 易溶纸使用工艺错误，导致受热面泄漏的间接原因

用易溶纸封堵管子时，对应的使用工艺错误，封堵后易溶纸未及时溶解或燃烧，导致碳化物残留在系统内堵塞管口是造成本次泄漏事件的间接原因。

在以上碳化、溶解试验的基础上，进一步用3种材质封堵管子后用火焰加热，发现国产易溶纸加热至480℃后燃烧，卫生纸加热至520℃后开始燃烧，而进口易溶纸由于碳化后仍然是粉末状，在系统设计差压0.5MPa下能够碎成粉末状随系统流动，未进行燃烧试验。

而受热面系统设计节流孔主要分布于高温过热器、再热器管组，焊接过程中低温过热器、低温再热器使用易溶纸时发生堵塞的风险最大，而低温区过热器、再热器常采用15CrMo、12Cr1MoV等材质，15CrMo材质热处理温度为670℃～700℃，12Cr1MoV材质热处理温度为720℃～750℃，以上两种材质的燃烧温度远低于热处理温度，所以在焊后用加热方式使其燃烧是可行的处理工艺，不会对管材造成损坏。但是施工过程中未明确执行。

2.4 易溶纸使用无明确规范，导致受热面泄漏的间接原因

在受热面管子焊接时使用易溶纸进行封堵是电力系统内最常用的手段，而且常年使用国产型号易溶纸未发生碳化物堵塞管口导致超温泄漏的事件，所以对易溶纸的使用无明确的工艺标准，对易溶纸型号、封堵形状、封堵距离等重要因素无明确要求；同时在锅炉低温过热器泄漏检修过程中，存在4道低温过热器入口集箱管座焊接，由于管座较短，管口封堵距离无法撤离远离焊接热影响区，最终导致易溶纸碳化堵塞管口是造成本次泄漏事件的间接原因。

3 防范措施

对锅炉汽水系统内存在节流孔设置的部位进行检查，全面排查集箱内是否存在类似易溶纸碳化物，重点是对前、后屏过热器共32个入口分集箱检查。

通过调研及相关试验，确定承压管道焊接时，用于管道密封的材质一律使用进口立可溶易溶纸(型号ASW-35)，并在对应的检修、技改外包工程招标时对易溶纸型号做明确要求，其他品牌易溶纸不得使用。

对近期各期锅炉已使用原国产型号易溶纸进行焊接作业的项目进行梳理，尤其是对位于有节流孔设计的上游系统，凡是近期有管道焊接作业并使用过国产易溶纸的检修项目，制定系统内易溶纸碳化物检查的专项方案，利用下次检修机会展开全面普查，避免易溶纸堵塞系统导致超温或爆管事件重复发生。

及时修订锅炉受热面检修作业指导书，对管口封堵措施、使用易溶纸型号、方法做明确要求，焊接作业时各级人员验收签字并按要求执行，杜绝类似事件再次发生。

易溶纸的使用按照以下方法进行：①高温受热面管道焊接前，首先应将管道内部清理干净，包括制作坡口时堵塞用的易溶纸也需清理出去；然后，重新裁剪易溶纸，叠成漏斗状，塞入焊接部位两侧管道内，在保证不漏氩气的情况下，易溶纸的层数应尽可能少并必须折叠成漏斗状，严禁将易溶纸攒成团进行堵管。易溶纸距离焊约200mm，每级间距50mm左右；经过多种品牌的易溶纸试验后, Aquasol立可溶易溶纸在同等的水中溶解速率最快，且在无压、无搅拌状态下自行溶解，溶解后黏稠度最低、纤维最细，而进口易溶纸由于碳化后仍然是粉末状，能够碎成粉末状随系统流动，以后进行检修工作必须使用Aquasol立可溶易溶纸。②对于材质为P91/P92的高温受热面管道焊口焊接时，作为气封的易溶纸应叠成漏斗状，塞入焊接部位两侧管道内，易溶纸的层数不允许超过3层～5层，严禁将易溶纸攒成团进行堵管。易溶纸距离焊口约200mm，每级间距50mm左右，必须使用Aquasol立可溶易溶纸。③分隔屏、后屏、末级过热器节流孔入口前的焊口焊接时，作为气封的易溶纸应裁剪成大小为50×50mm左右的正方形，叠成漏斗状，塞入焊接部位两侧管道内，层数不能超过3层，能堵塞住不漏氩气即可；后屏、末级过热器节流孔入口处进行充氩保护焊接时，易溶纸漏斗的底端应塞入节流孔内，此段管道的焊接严禁将易溶纸攒成团进行堵管。④严格控制易溶纸的质量，使用前应检查易溶纸的出厂质量合格证，并抽样进行水溶性及热处理试验，验收合格后方可投入使用。

4 结束语

对于现有及新建的锅炉，在进行高压管道焊接时要核实管道的特性，对于下一级过热器存在节流孔的受热面管，要严格检修标准：①受热面管检修密封管口使用进口Aquasol立可溶易溶纸对管道进行封堵，确保易溶纸在锅炉点火初期就完全溶于汽水。②易溶纸在使用的过程中要严格执行易溶纸的使用方法，严禁将易溶纸团成团状压实密封受热面管。