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        “防微杜漸”電站鍋爐檢驗(yàn)責(zé)任重于泰山

        2018-01-09 06:49:00/陳
        關(guān)鍵詞:溫器定期檢驗(yàn)套筒

        文 /陳 樂

        “防微杜漸”電站鍋爐檢驗(yàn)責(zé)任重于泰山

        文 /陳 樂

        鍋爐安全運(yùn)行的重要性不言而喻,湖北當(dāng)陽熱電廠爆炸致22人死亡的事故相信大家并不陌生,這場(chǎng)重大事故便是因鍋爐主蒸汽管道泄漏引起的。保障鍋爐安全運(yùn)行的工作有很多,除了鍋爐運(yùn)行時(shí)定期外部檢驗(yàn)以外,較為重要的便是停爐開展定期內(nèi)部檢驗(yàn),對(duì)鍋爐重要部件進(jìn)行相應(yīng)檢驗(yàn)檢測(cè)。本期講座特邀特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院在用鍋爐室工程師陳樂,介紹一起在電站鍋爐定期檢驗(yàn)過程中用內(nèi)窺鏡檢查混合式減溫器時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷的案例,分析討論發(fā)生缺陷的原因,并提出了相應(yīng)的整改方案及應(yīng)對(duì)措施,為日后鍋爐運(yùn)行和檢查重點(diǎn)提供理論支撐。

        一、關(guān)鍵詞點(diǎn)擊

        1. 電站鍋爐

        所謂電站鍋爐,通俗來講就是電廠用來發(fā)電的鍋爐。鍋爐利用燃料(煤、油、天然氣、生活垃圾等)燃燒產(chǎn)生的熱能或其他能源的熱能,把水加熱產(chǎn)生一定溫度和壓力的蒸汽,最終推動(dòng)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

        2. 混合式減溫器

        減溫器,即降低溫度的部件,是鍋爐主要調(diào)溫部件,其以鍋爐給水作為冷卻介質(zhì)調(diào)節(jié)汽溫,控制和保持過熱蒸汽、再熱蒸汽溫度為設(shè)計(jì)值,防止過熱器、再熱器管壁等金屬溫度超限。減溫器分表面式和噴水式兩類,其中噴水式減溫器又稱混合式減溫器,混合式減溫器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、汽溫調(diào)節(jié)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),目前在電站鍋爐中廣泛使用(如圖1所示),文中提到的減溫器主要是指這一種。減溫水給水經(jīng)噴管霧化后與蒸汽直接混合,升溫汽化并從蒸汽吸收熱量,改變減溫水量的多少即達(dá)到調(diào)溫的目的。其中,內(nèi)套筒的作用是防止減溫水直接噴到筒體內(nèi)壁,避免溫度周期性變化產(chǎn)生熱疲勞裂紋。

        圖1 混合式減溫器結(jié)構(gòu)

        3.熱疲勞裂紋

        金屬材料由于溫度梯度循環(huán)引起的熱應(yīng)力循環(huán)(或熱應(yīng)變循環(huán)),而產(chǎn)生的疲勞破壞現(xiàn)象,稱為熱疲勞,而由于這種冷、熱交變而產(chǎn)生的裂紋稱熱疲勞裂紋。

        二、案例介紹

        2016年3月28日,檢驗(yàn)人員對(duì)上海某燃機(jī)電廠一臺(tái)電站鍋爐開展定期內(nèi)部檢驗(yàn)。該臺(tái)鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的400 MW燃?xì)?蒸汽(9F級(jí))聯(lián)合循環(huán)三壓系統(tǒng)余熱鍋爐,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約1萬小時(shí),啟停數(shù)950次左右。內(nèi)窺鏡檢查過熱器和再熱器的混合式減溫器,發(fā)現(xiàn)一級(jí)過熱器減溫器集箱中3只定位螺栓有裂紋(如圖2所示)、一級(jí)再熱器減溫器集箱內(nèi)套筒有一處長(zhǎng)約100mm裂紋(如圖3所示)。

        圖2 定位螺栓裂紋

        圖3 內(nèi)套筒裂紋

        三、缺陷與成因分析

        綜合混合式減溫器的結(jié)構(gòu)和使用工況,分析產(chǎn)生上述裂紋缺陷的原因可能如下:

        結(jié)構(gòu)原因:減溫器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,變截面過多,焊縫多,連接處由于幾何尺寸突變而存在一定應(yīng)力[1]集中,可能引起圖2中定位螺栓產(chǎn)生裂紋。

        工況原因:為了保護(hù)過熱器、再熱器管壁不超溫,要求頻繁調(diào)節(jié)減溫水量,水量多變的情況下易產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力,同時(shí)產(chǎn)生較大振動(dòng),可能引起圖2定位螺栓和圖3內(nèi)套筒產(chǎn)生裂紋。

        其他原因:加工缺陷,周向應(yīng)力,可能引起圖3內(nèi)套筒產(chǎn)生裂紋。

        其中工況原因?yàn)橹饕?,材料在環(huán)境溫度循環(huán)變化和機(jī)械約束的作用下,易產(chǎn)生熱疲勞裂紋。溫度的變化,使材料膨脹或者收縮,由于受到約束從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。減溫器在工作過程中,減溫水量過大,霧化不好,蒸汽與減溫水匯合處會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力,且減溫水汽化始終伴隨較大振動(dòng),同時(shí)受到定位螺栓約束,其交變作用導(dǎo)致減溫器筒體及內(nèi)襯套筒產(chǎn)生熱疲勞,材料內(nèi)部晶粒之間產(chǎn)生“擠出”“擠入”現(xiàn)象,形成滑移帶,從而產(chǎn)生裂紋。

        四、專家點(diǎn)評(píng)

        1.混合式減溫器定期檢驗(yàn)的必要性

        依據(jù)TSG G7002-2015《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》第2.4.8.4要求,應(yīng)抽查混合式減溫器內(nèi)套筒和噴水管,內(nèi)套筒是否有嚴(yán)重變形、移位、裂紋、開裂、破損,固定件是否有缺失、損壞,噴水孔或者噴嘴是否有明顯磨損、堵塞、裂紋、開裂、脫落,筒體內(nèi)壁是否有裂紋和明顯腐蝕。

        維持穩(wěn)定的過熱蒸汽和再熱蒸汽汽溫對(duì)發(fā)電機(jī)組設(shè)備而言至關(guān)重要,蒸汽溫度的正負(fù)偏差,直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,尤其是對(duì)承壓集箱、受熱面管材的壽命管理具有十分重要的意義。由于混合式減溫器特殊的使用工況,承受較大的溫差應(yīng)力和振動(dòng),在噴頭、噴水管孔、出汽和進(jìn)汽連接管孔、內(nèi)襯套筒、減溫器集箱筒壁和排空管、疏水管等管孔以及連接焊縫及附近區(qū)域容易產(chǎn)生缺陷導(dǎo)致減溫器損壞,進(jìn)而影響整個(gè)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。所以,電站鍋爐的定期檢驗(yàn)有必要對(duì)混合式減溫器進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)。

        2.該缺陷的處理與應(yīng)對(duì)方法

        由于上述混合式減溫器內(nèi)套筒缺陷已經(jīng)目視可見,且在檢驗(yàn)周期內(nèi)擴(kuò)展速度較為明顯,若缺陷進(jìn)一步擴(kuò)展致使內(nèi)套筒破裂,碎片進(jìn)入蒸汽輪機(jī),輕則導(dǎo)致機(jī)組停止運(yùn)行影響正常發(fā)電,重則會(huì)引起汽輪機(jī)動(dòng)靜葉片斷裂危及生命財(cái)產(chǎn)安全。另一方面,考慮到熱疲勞對(duì)材料的損傷無法徹底消除,且往往波及到部件整體或大部分,建議直接更換內(nèi)套筒。同時(shí)下次定期檢驗(yàn)時(shí)通過宏觀、內(nèi)窺鏡、測(cè)厚、硬度、無損檢測(cè)及理化檢驗(yàn),對(duì)混合式減溫器進(jìn)行全面、徹底的檢查,保證缺陷不漏檢,及時(shí)消除隱患,避免事故發(fā)生。

        (支持單位:上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院)

        注:[1] 應(yīng)力:物體由于外因(受力、濕度、溫度場(chǎng)變化等)而變形時(shí),在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力,以抵抗這種外因的作用,并試圖使物體從變形后的位置恢復(fù)到變形前的位置。

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