劉 濤 張曉光 佟得吉 中國特種設備檢測研究院

陳 晨 廣東省特種設備檢測研究院順德檢測院

超臨界鍋爐懸臂式減溫器的檢驗重點

劉 濤 張曉光 佟得吉 中國特種設備檢測研究院

陳 晨 廣東省特種設備檢測研究院順德檢測院

1 減溫器作用及結(jié)構(gòu)

減溫器的作用是調(diào)節(jié)蒸汽溫度，一般分為表面式減溫器和噴水減溫器，電站鍋爐一般采用噴水減溫器。超臨界鍋爐（主蒸汽壓力P≥22.1MPa）過熱器的蒸汽溫度由燃料/給水比和兩級減溫水來控制。一級減溫器一般位于低溫過熱器出口集箱與屏式過熱器進口集箱的連接管道上；二級減溫器一般位于屏過出口集箱與高溫過熱器進口集箱的連接管道上。每一級各有兩只減溫器，分左右兩側(cè)分別噴入。減溫器噴水管采用懸臂型式，噴管上有許多小孔，減溫水從小孔噴出并霧化，與相同方向流動的蒸汽進行混合，達到降低汽溫的目的。減溫器結(jié)構(gòu)見圖1。在運行中，國內(nèi)多個電廠此類減溫器發(fā)生了噴水管斷裂和減溫器筒體裂紋等影響設備安全運行的現(xiàn)象[1]。

圖1 噴水減溫器

2 檢驗中常見問題

1）混合管定位銷脫落和混合管焊接墊板脫落。

減溫器混合管上游有兩個定位銷，起固定混合管作用。此類型減溫器多次發(fā)生混合管定位銷脫落和混合管焊接墊板脫落引起的鍋爐爆管事故。通過事故分析發(fā)現(xiàn)，定位銷由于制造焊接質(zhì)量不良及運行時與混合管擠碰導致定位銷脫落，并進入下游集箱，部分或全部堵塞集箱管孔，造成被堵塞受熱面管短時超溫爆管。減溫器混合管由筒節(jié)拼接而成，由于制造環(huán)節(jié)管理不嚴，混合管拼接處遺留焊接墊板（見圖2)，在使用過程中由于焊接墊板點焊部位焊接不牢固或運行過程中噴水管根部斷開后破壞了減溫水的霧化效果導致減溫水直接沖刷焊接墊板導致墊板脫落，堵塞下游受熱面管，導致短時超溫爆管。

圖2 混合管焊接墊板未去除和脫落

2）減溫器噴管根部缺陷。

減溫器噴水管結(jié)構(gòu)采用懸臂式，伸進蒸汽管道內(nèi)的部分在投用時會受到蒸汽的沖擊、介質(zhì)溫差、流速影響，噴水管會產(chǎn)生高頻振動。沖擊和振動會沿噴水管傳遞到根部位置并產(chǎn)生交變應力，在減溫器噴水管根部產(chǎn)生疲勞裂紋。在檢驗過程中檢驗人員發(fā)現(xiàn)多個電廠的過熱器一、二級減溫器噴水管存在根部開裂或斷開現(xiàn)象（見圖3)。

圖3 噴水管根部斷裂

3）減溫器噴水管套管內(nèi)壁裂紋和筒體內(nèi)壁裂紋。

減溫器噴水管根部局部開裂或斷開后，當長時間運行或者噴水量較大時，減溫水直接噴到噴水管套管上或進入減溫器筒體和混合管之間，由于減溫水和過熱蒸汽溫差大，在熱疲勞條件下形成疲勞裂紋（見圖4和圖5)，嚴重時減溫器筒體形成貫穿性裂紋（見圖6)。國內(nèi)多個電廠發(fā)生了此類問題，檢修期間更換了套管管座或整個減溫器[1]。

圖4 套管內(nèi)壁裂紋

圖5 減溫器筒體內(nèi)壁裂紋

圖6 減溫器筒體貫穿性裂紋

4）混合管拼接焊縫裂紋及混合管疲勞裂紋。

混合管拼接焊縫焊接質(zhì)量不良，如存在未焊透、內(nèi)凹或咬邊缺陷，運行一定時間后，混合管拼接焊縫局部開裂。減溫器投用時混合管所處環(huán)境溫差變化較大，處于熱疲勞條件下，特別是減溫器噴水管根部局部開裂或斷開后和噴水量較大時，破壞了減溫水的霧化效果，減溫水直接與混合管接觸，短時間內(nèi)混合管內(nèi)壁形成疲勞裂紋[1]。

3 檢驗重點

鑒于國內(nèi)多個電廠該型式減溫器出現(xiàn)的問題，為了保證檢修期間及早發(fā)現(xiàn)問題，避免問題惡化，減溫器的檢驗應采用宏觀檢查、內(nèi)窺鏡檢查和無損檢測相結(jié)合的方法。

宏觀檢查主要是通過目視檢查減溫器筒體、套管管座及內(nèi)壁、噴水管外壁有無宏觀缺陷，特別是噴水管根部和外表面；內(nèi)窺鏡重點檢查混合管上游定位銷是否脫落、混合管是否有焊接墊板及焊接墊板是否脫落、混合管拼接焊縫有無開裂情況、套管內(nèi)壁及混合管內(nèi)壁是否有疲勞裂紋；無損檢測主要對噴水管及噴水管座角焊縫進行表面探傷，重點檢查有無裂紋缺陷，如發(fā)生噴水管斷裂現(xiàn)象應對減溫器筒體進行超聲波探傷，重點檢查噴水管座周圍筒體，檢查筒體內(nèi)壁是否有裂紋缺陷產(chǎn)生。

4 改進和建議

由于懸臂式過熱器減溫器使用中經(jīng)常發(fā)生噴水管根部斷裂問題，鍋爐廠對個別電廠懸臂式過熱器減溫器進行了改進（見圖7)，將噴水管延長至筒體對側(cè)，有效的解決了噴水管根部斷裂問題。DL647-2004《電力工業(yè)鍋爐壓力容器檢驗規(guī)程》規(guī)定每隔1.5萬h至3萬h對減溫器進行內(nèi)窺鏡檢查一次。該型式減溫器由于臨近管道沒有設置手孔，每次檢驗時都要取出噴水管，噴水管變形時甚至要割開噴水管對側(cè)的手孔，恢復時還要重新焊接和熱處理。TSG G0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中規(guī)定噴水減溫器應當設置一個內(nèi)徑不小于80mm的檢查孔，檢查孔的位置應當便于對減溫器內(nèi)襯套以及噴水管進行內(nèi)窺鏡檢查。因此該型式的減溫器設計時應在減溫器臨近的管道上考慮設置手孔?？紤]到混合管拼接焊縫極易形成裂紋缺陷，危及減溫器筒體的安全運行，因此建議制造廠對混合管拼接焊縫提出相應的質(zhì)量要求，混合管拼接焊縫不應有未焊透、內(nèi)凹和咬邊缺陷存在。

圖7 改進噴水管結(jié)構(gòu)

1 中國特種設備檢測研究院.電站鍋爐定期檢驗報告2009－2012

2013－06－21）