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锅炉末级过热器换管后失效诊断

发布时间：2011/4/12 阅读次数：1001 字体大小: 【小】【中】【大】

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锅炉末级过热器换管后失效诊断

作者：刘建国

单位：大唐石门发电有限责任公司

　　摘　要：将一台1 021t/h锅炉末级过热器材质存在问题的管段更换后，在启动试运行期间（即未报竣工）发生爆管，为了分析爆漏失效原因，对系统相关部位进行全面检查诊断，结合爆管特征分析认为：管子失效原因主要是施工工艺不良、管内杂物堵塞以致短期超温爆漏，特提出了处理和防范建议。

　　关键词：末级过热器；杂物堵塞；短期超温；爆管

　　一台1 021 t/h亚临界压力自然循环燃煤发电锅炉，蒸汽从锅筒引出经顶棚等受热面、两级减温后进入末级过热器再送汽轮机作功。末级过热器布置在炉膛折焰角斜坡上部的水平烟道入口，分前后两级，前级27排，每排12个“U”形管，后级54排，每排6个“U”形管，前后级管子对应水平焊接（前级每一排分作后级两排、炉内立体交叉），顺流布置、对流换热，按蒸汽流向设计布置受热面（炉内）管子材质规格（各排都相同）为 12 Cr1MoV（?51×9）+12Cr2MoWVTiB（即钢102、?51×8）+SA-213TP-347H（?51×7.5 ）+（顶棚管上部，炉外大包内）12Cr1MoV（?51×11）至集汽出口联箱。在该机组历次非计划停运中，由于末级过热器钢102材质问题引起爆漏所占比例较大，调查有关同类电站锅炉和询问原生产厂，认为这批用于末级过热器的国产钢102在高温使用下不稳定（有质量问题），经充分讨论报请上级批准，决定将末级过热器中钢102全部换成T91钢管，2004年5月（注：该锅炉从投运至此累计运行3.63万小时，启/停125/125次）利用机组扩大性小修机会按换管工艺要求实施，并进行1.25倍工作压力的超水压试验，合格后开炉并网，在升负荷过程中发现末级过热器爆漏，停运检查分析处理后再次点火开炉，这次在点火约8 h，并网不到4 h再次爆管。为了查明爆漏原因杜绝类似事故发生，特作如下分析。

1问题及检查情况

1.1爆管情况

　　1）换管检修后的第一次爆管，部位在末级过热器前级右数第4排从外到内第7根管的下部“U ”型弯前弯头处，爆口为喇叭状，爆口附近直管明显胀粗，呈短期超温爆口特征。

　　2）接着的第二次爆管，部位在末级过热器前级右数第7排从外到内第6根管的下部“U”型弯前弯头处，位置及爆口外观面貌与“第一次”爆管相似；通球检查发现焊口B点处存在较高焊瘤，剖开焊口、焊瘤高达8 mm。

　　3）第二次爆管后，外观检测末级过热器前级27排管子，发现右数第5排外至内第6根管蠕胀超标，外壁有一层明显氧化皮，范围自标高48.7 m至58 m。

1.2检查情况

　　1）割开一、二级减温器手孔检查内部情况，喷雾管良好，未发现问题。

　　2）割开末级过热器入口联箱左右侧端面手孔内窥检查，内部整洁，无异物积留。

　　3）对两次爆口所在管道及右数第5排外至内第6根管子进行通球检验，其中前级右数第7排从外到内第6根管在焊口B点通球卡塞，存在较高焊瘤。

　　4）管子蠕胀、外观检查除上述情况外未发现其它异常。

2原因分析

　　1) 从两次爆管口外观形貌看，显典型短期超温爆口特征；检修后开炉发现两次爆管时间短暂，情况与了解的国内同类型大机组末级过热器管内堵塞异物爆管情况十分相似。

　　2) 检查同排其它管道无异常，烟气侧超温的影响可以排除；要是烟气超温，影响的管子不应只是内圈管。

　　3) 管内汽侧原因导致超温的可能性大。

　　① 新换管壁厚正偏差大、较厚，管子流通面积减小，咨询原锅炉制造厂设计处，认为在允许范围其影响可以忽略。

　　② 施工焊瘤的影响，第二次爆漏的管子进行通球检查出焊口存在内凸较多的焊瘤；由于施工焊瘤向管内凸起多影响管子通流面积，与管内异物堵塞有同样作用。

　　③ 管内堵塞异物，有两种可能：一是系统内带入异物，二是此次安装施工中滞留杂物。对末级过热器进口集箱减温器等内部检查工作表明可以排除系统内异物的影响，安装施工中的遗留杂物可能性最大。

　　④ 换管水压后过热器“U”型管内积水，“U”型管底部会积留氩弧焊施焊用的卫生纸（屑），有的可能水泡浸烂，有的可能与其它灰屑积团，点火开炉初炉膛出口温度低、汽流小、管内水份渐渐蒸发，待水份蒸干后小的灰屑被蒸汽带走。但若有的管子焊口工艺不良，焊口不合格返工时在同一根管子上则氩弧施焊次数相对多，用的卫生纸也就多，加上工期紧，返工焊口容易操作马虎，可能大量卫生纸与施工中掉入铁屑金属异物混合形成类似“木塞”的复合杂物，结合其如焊瘤、弯头处流通截面减小等原因，造成开炉并网后末级过热器管（内外）在汽温烟温升至正常运行时，管子局部过热发生短期超温爆管。

　　两次开炉小杂物已带走（因汽机冲转开出前采取机炉联动大旁路冲管，加强机侧疏放水措施及汽机侧虑网作用，没有造成机侧设备损坏），大杂物没有找到，爆管杂物已从爆破口冲走。

　　结论：两次爆管主要原因是管内侧异物短时堵塞造成超温爆管。

3管理方面暴露的问题

　　1) 末级过热器前后级设计交错布置，只单独更换钢102时不便在炉外成片制作后再炉内安装，采取换管时炉内焊接成排整形，的确工作量大，现场施工难度大；项目施工前甲方虽做了大量工作，也认识到任务的艰巨性；招标确定的施工单位承担这项工作按说也是能胜任的，但工期紧，施工单位对情况不了解、估计不足、进入角色晚，开工多日才逐步摸清情况，以致后期抢工期，忙中难保工艺质量。

　　2) 末级过热器换管多（4 800余米，炉内安装焊口972个，加上返工和施工不当总计焊口10 0 0 余个），虽在施工“技术协议”中明确要求施工方采取措施确保不冲管，参照同类电厂类似工程换管采用氩弧焊口的成功经验是可行的。但由于上述原因，采取排大气冲管也许是最后一道安全措施。

4处理及建议

　　1) 将两次爆漏失效管及右数第5排外至内第6根管蠕胀氧化的管子自标高48.7 m至58 m更换。

　　2) 对爆管及在役管子取样作机械性能试验对比二者差异，预测在役管子寿命，以便采取相应措施。

　　3) 对汽机侧汽水系统滤网检查，清除杂物。

　　4) 定期（大小修）对末级过热器（特别是前级管）进行检查，发现问题及时分析处理，消除安全隐患。

　　5) 燃烧调整，减少烟气侧影响，遵守现场操作规程，控制不得超温运行。

　　6) 类似工程讨论控制合理工期，氩弧焊采用专用可溶性纸替代目前普通卫生纸，对招标确认的施工单位协商早作准备，施工过程中把好质量关。

　　7) 汽机冲转开出前采取机炉联动大旁路冲管，加强汽机侧疏放水等措施可清除施工中遗留小灰屑以保护设备，对一般过热器换管不多，施工良好时采用此法可省时省力，操作简便；但对换管多、任务重的项目，为确保机炉设备安全，推荐采用“压力蒸汽对空冲管打把法” ，即：关闭末级过热器去汽轮机的堵阀，从末级过热器出口集箱接对空排汽（阀门控制），用带压蒸汽冲管消除异物，用打把法检验至合格为止，之后拆去冲管措施恢复设备正常、投用。

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