屏式过热器泄漏原因分析及对策

曹忠旭

（长安益阳发电有限公司，湖南益阳 413000）

1 机组及异常设备简况

某电厂3#机组采用是哈尔滨锅炉厂（以下简称“哈锅厂”）生产的HG-1913/25.4-PM8 型超临界直流锅锅炉。屏式过热器管规格：Φ38×6.6WMT，材料为SA-213TP347H；Φ38×6.5WMT，材料为SA-213T91。

2 事件经过

2019 年10 月17 日中班，值长电话通知3#炉炉管检漏第9点（炉膛右侧6～7 楼间）检查信号突然增大。随后到现场进行检查，分别在6 楼炉前看火孔和炉右屏式过热器吹灰器处可听到明显有泄漏声音。在4～8 楼之间其他区域也可听到有泄漏声。从声音位置可大致判断泄漏点在屏式过热器底部或水冷壁中间集箱位置。因泄漏在运行可控范围内，暂维持机组运行，要求运行检修人员加强检查和监视。10 月22 日，接调度令：3#机组晚高峰后停运，23：19 时分机组解列。

10 月25 日，在炉内温度降至安全范围内后，安排搭架子进入炉内进行检查，经检查发现，屏式过热器右数第11（与第12屏相对）、第12、第13 屏有明显泄漏点，右数第10、第14 屏有不同程度的吹损（图1～图4）。经过检查分析和测厚后，对存在问题的管屏进行更换和补焊处理。本次共计更换34 根管，焊口共106 个，另外进行补焊2 处，所有焊口经透视探伤检查合格。

图1 右数第11 屏

图2 右数第12 屏

图3 第13 屏管受损

图4 第12 屏外往内第8 根管裂纹

10 月29 日22：10，3#机组点火开机。10 月30 日7：13，并网运行。

在检修过程中，联系电科院材料所专业人中员对爆管情况进行检查和分析，并将采集部分管子进行金属化验和分析。

3 事件原因分析

3.1 金属检验和分析

根据电科院对送样管的金属检验和分析：右数第12 屏外圈第8、第9 根管鳍片开裂，并延伸至母材，且为贯穿性裂纹，裂纹上部管子存在吹损（图5）。

图5 第12 屏外圈第8、第9 根管鳍片开裂泄漏形貌

对第12 屏外圈第1 根、第8 根2 根管进行金相分析，金相组织均为奥氏体，第8 根管整个裂纹截面存在明显氧化皮。管的力学性能、化学成分符合标准要求，管子材料正常（图6、图7）。

图6 裂纹截面处金相组织

图7 裂纹终端区金相组织

第12 屏外圈第8 根管裂纹截面存在明显氧化皮，说明裂纹已产生较长时间，并发生泄漏，应为原始泄漏口。第12 屏外圈第8 根管裂纹开裂后，长期吹损附近管，造成附近管爆管，继而附近管继续吹爆附近其他管子。所以，屏式过热器管第12 屏外圈第8根管鳍片裂纹延伸至母材，是导致此次泄漏的直接原因。

11 月5 日，联系哈锅厂设计处技术人员在现场进行勘察，并通过照片和描述情况，得出分析结论：①第12 屏外圈第8 根管应该为原始爆口，主要原因是鳍片拉应力造成管子裂纹，应其他泄漏口均为相互吹损所致；②屏过底部管排采用鳍片焊接固定方式存在结构问题，在机组长期运行后容易出现应力集中、老化拉裂的隐患，此设计结构在2005 年后哈锅厂不再采用；③屏过异种钢接头外移至顶棚外的改造对结构无变化，对设备不产生影响；④在异种钢外移施工过程中，切管及对口焊接，由于管子存在长短偏差和焊接应力，对底部管屏应力有一定影响，但影响量无法评估。

3.2 U 形弯存在泄漏口

（1）经检查发现，屏过右数第12 屏外圈第1 根管U 形弯水平管存在一个较大泄漏口（图8）。泄漏口周围管壁有一定的减薄，管壁凹凸不平、管外壁存在较厚的黑色氧化膜等现象，未见明显胀粗及变形。对泄漏口位置及外观进行分析，发现管子存在局部的磨损、腐蚀或吹损减薄的因素，在受到周围汽流冲刷的影响下出现泄漏。

图8 右数12 屏第1 根管泄漏形貌

（2）屏过、末过高温区域部分吹灰器枪头存在缺陷，枪头破损、枪管穿孔的现象较多，在吹灰过程中吹灰蒸汽有可能对管屏存在不规则的吹扫、导致管壁受损减薄，是本次泄漏的间接原因（图9）。

图9 屏过吹灰器枪头破裂

（3）各管理人员，对屏过、末过等高温区域的受热面防磨防爆管理不到位，对有可能存在的吹损和鳍片裂纹情况未提前预防和发现，存在管理漏洞，是造成本次泄漏的管理原因。

4 暴露出的问题

（1）各级专业技术人员对锅炉设备结构和设计可能存在的安全隐患掌握不够透彻，与锅炉厂及各电厂同行之间交流沟通欠缺。

（2）锅炉“四管”防磨防爆工作不到位，未做到彻底全面的检查。对管壁吹损和鳍片裂纹的情况未及时发现和处理，存在安全隐患。

（3）吹灰器维护单位工作存在漏洞，不能及时掌握和了解高温区域吹灰器设备的完好情况。

5 防范措施

（1）应加强对屏式过热器U 形弯下部水平段鳍片焊缝（重点是鳍片焊缝与母材交界应力集中区域）进行100%检查，对发现存在裂纹的管应及时更换或打磨处理。

（2）及时与制造厂联系，优化管屏结构，避免采用膜式过热器或优化膜式结构（鳍片厚度应小于母材厚度等），以避免高温作用下鳍片与管屏应力造成母材开裂的现象发生。

（3）由于屏式过热器吹灰器区域部分管表面存在吹损减薄的现象，应对吹灰器区域管进行100%检查，对减薄超过标准的应及时进行更换处理。

（4）加强吹灰器的运行管理与调整，避免吹灰器造成对受热面管的损伤，加强现场检修各质量把控点的验收：对检修范围内的设备进行认真全面检查，不留死角。

（5）加强班组培训，每次“四管”检修工作开工前，组织防磨防爆小组成员共同学习防磨防爆检查任务书，对受热面做到全面检查。

6 结论

通过对屏式过热器U 形弯下部水平段鳍片焊缝打磨检查、处理，吹灰器的综合整治等一系列措施，治理效果明显。成功杜绝屏式过热器因相同原因出现的泄漏，提高设备运行的可靠性，为机组长周期安全稳定运行奠定坚实的基础。