宮偉基 王志榮 張建立

摘 要：通過(guò)對(duì)某超超臨界機(jī)組鍋爐高溫過(guò)熱器泄漏原因進(jìn)行分析，通過(guò)進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查、氧化皮檢測(cè)、取樣金相分析，認(rèn)為減溫器故障導(dǎo)致管子入口節(jié)流孔被堵塞，導(dǎo)致管子過(guò)熱爆管。

關(guān)鍵詞：高溫過(guò)熱器；泄漏；分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TK223.32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）05-0185-02

1 設(shè)備概況

某超超臨界機(jī)組三大主機(jī)均由東方電氣集團(tuán)設(shè)計(jì)制造，配置單爐膛鍋爐，前后墻對(duì)沖低NOX旋流燃燒，鍋爐型號(hào)DG3033/26.15-Ⅱ1。高溫過(guò)熱器位于折焰角上方，共36屏，每屏26管圈，管屏呈U型，每個(gè)管屏匯集到一個(gè)分配集箱，分配集箱匯總到混合集箱，入口集箱除外1圈外均設(shè)置節(jié)流孔，節(jié)流孔共5種規(guī)格，由爐前向爐后直徑分別為14.5mm、13.5mm、13mm、12mm、11mm。入口管段材質(zhì)為T(mén)P347HFG 規(guī)格Φ45×8.2；出口段材質(zhì)為SUP304H，外3圈為HR3C材料。

過(guò)熱器的蒸汽溫度是由燃料/給水比和兩級(jí)噴水減溫來(lái)控制。其中第二級(jí)減溫器位于屏式過(guò)熱器出口集箱與高溫過(guò)熱器進(jìn)口集箱的連接管上，由噴管、混合管、圓弧墊板等部件組成，圓弧墊板焊接在減溫器管子上，混合管靠焊接在圓弧墊板上的定位銷(xiāo)與混合管上的銷(xiāo)孔插接（間隙配合）固定（如圖1）。

2 泄漏情況

2014年9月11日，高溫過(guò)熱器發(fā)生泄漏，泄漏位置位于左數(shù)第9屏外數(shù)第11管圈入口段在TP347HFG和SUPER304H焊縫邊緣TP347HFG側(cè)，處理后9月17日并網(wǎng)。9月19日，高溫過(guò)熱器再次發(fā)生泄漏，位于左數(shù)第16屏外數(shù)第11管圈入口段TP347HFG和SUPER304H焊縫上側(cè)爆開(kāi)（如圖2）。爆口位置和形狀與9月11日爆口相似；爆口處管段嚴(yán)重變形，爆口處管子壁厚減薄不明顯，爆口邊緣存在大量沿管子軸向的蠕脹裂紋，爆口邊緣管徑明顯脹粗。距爆管邊緣約100mm和800mm處的TP347HFG管徑分別為47.72mm、 46.75mm（原始外徑45mm），管徑脹粗量分別為6.0%和3.9%。

全部檢查高過(guò)入口管排外觀(guān)并測(cè)量蠕脹，發(fā)現(xiàn)高過(guò)14-11、12-18發(fā)生了蠕脹。14-11高過(guò)入口TP347HFG與SUPER304H焊口與滑塊之間外徑最大達(dá)到48mm，脹粗量為6.67%，12-18 TP347HFG、SUPER304H側(cè)1.5米范圍內(nèi)均脹粗至46.6mm，脹粗量為3.6%。

3 檢查及取樣檢驗(yàn)

3.1 內(nèi)窺鏡檢查情況

對(duì)全部高過(guò)入口分配集箱割除手孔，進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，未發(fā)現(xiàn)異物；將大包內(nèi)密封盒中的高過(guò)入口14-11、12-18排管自聯(lián)箱下部T91管子處割開(kāi)，對(duì)節(jié)流孔進(jìn)行了內(nèi)窺鏡檢查，同時(shí)由割口處向下用內(nèi)窺鏡檢查管子內(nèi)部，未發(fā)現(xiàn)異物；割開(kāi)3個(gè)分配集箱封頭，檢查入口混合集箱，未發(fā)現(xiàn)異物；將大包內(nèi)高過(guò)入口左數(shù)第3、7、14個(gè)入口小聯(lián)箱封頭Φ355.6×68-68割除，內(nèi)窺鏡從小聯(lián)箱進(jìn)入大集箱進(jìn)行了無(wú)縫隙檢查，未發(fā)現(xiàn)異物。

3.2 氧化皮檢測(cè)情況

對(duì)高過(guò)所有管排氧化皮堆積情況進(jìn)行了檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)氧化皮堆積現(xiàn)象。重點(diǎn)對(duì)已脹粗但未爆管14-11、12-18管子下彎頭處進(jìn)行了割管檢查，無(wú)氧化皮堆積現(xiàn)象。

3.3 減溫器檢查情況

割管檢查A、B兩側(cè)減溫器，發(fā)現(xiàn)混合筒均存在移位現(xiàn)象。其中B側(cè)減溫器兩個(gè)定位銷(xiāo)之一的下部定位銷(xiāo)磨損約為圓周方向的1/2，深度約5mm；墊板銷(xiāo)孔磨損成橢圓狀，橢圓的長(zhǎng)軸尺寸約43mm。定位銷(xiāo)和墊板磨出的殘存的金屬翻邊長(zhǎng)度約20mm，寬度約2mm。上部定位銷(xiāo)軸從墊板銷(xiāo)孔中脫出。墊板銷(xiāo)孔尺寸由34已磨損到43mm。檢查噴管和混合管的摩擦部位有磨損痕跡，混合管上部和圓弧板之間的距離約為10mm，之前檢查噴管時(shí)已發(fā)現(xiàn)噴管磨損部位為直徑的1/3，磨損深度約5mm。

A側(cè)減溫器下部定位銷(xiāo)磨損部位約為圓周方向的1/2，深度約5mm；混合管銷(xiāo)孔磨損成橢圓狀，長(zhǎng)軸尺寸約50mm（如圖3）。定位銷(xiāo)和混合管磨出的金屬翻邊長(zhǎng)度約30mm，寬度約20mm。上部定位銷(xiāo)及混合管銷(xiāo)孔磨損量和下部基本相同。檢查噴管和混合管的摩擦部位有金屬翻邊，金屬翻邊長(zhǎng)度約20mm，寬度約15mm（如圖4）?；旌瞎苌喜亢蛨A弧墊板之間的距離約為6mm?；旌瞎茕N(xiāo)孔已由34mm磨損到50mm。

3.4 取樣檢驗(yàn)結(jié)果

對(duì)16-11、17-11取樣進(jìn)行檢驗(yàn)，依據(jù)GB/T 231.1《金屬布氏硬度試驗(yàn)第1部分試驗(yàn)方法》，試樣表面經(jīng)金相砂紙磨光，采用臺(tái)式布氏硬度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。布氏硬度檢驗(yàn)結(jié)果表明，送檢管的硬度值均滿(mǎn)足GB5310標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相應(yīng)鋼種的硬度值的要求，17-11管段硬度值略高于爆口管16-11管段硬度值。

依據(jù)DL/T 884-2004《火電廠(chǎng)金相檢驗(yàn)與評(píng)定技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)送檢管樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)，爆口邊緣斷面呈近似45°的斜面，為穿晶型斷裂，近斷面處變形嚴(yán)重，并有少量撕裂孔洞，爆口邊緣組織為變形拉長(zhǎng)的孿晶奧氏體+碳化物（如圖5），內(nèi)外壁側(cè)均有較多的微裂紋（如圖6）。

4 原因分析

（1）綜合材料取樣各項(xiàng)檢查、檢驗(yàn)結(jié)果，排除了管材質(zhì)量的因素，泄漏的原因確定為過(guò)熱爆管。（2）因爆管及脹粗僅發(fā)生在個(gè)別管上，且高過(guò)壁溫沒(méi)有明顯的超溫現(xiàn)象，因此，可以排除煙溫高造成的爆管。（3）9月10日和9月17日兩次啟爐過(guò)程中高過(guò)入口蒸汽溫度均比飽和蒸汽溫度高100℃左右，且在90MW負(fù)荷之前因壓差小，減溫水無(wú)投入的可能，排除減溫水投用不當(dāng)造成的水塞。（4）觀(guān)察所割的高過(guò)管子內(nèi)壁氧化皮狀況均良好，厚度較薄、致密完整、未見(jiàn)明顯剝落痕跡，對(duì)過(guò)熱的管子下彎頭割管也未發(fā)現(xiàn)氧化皮，全面氧化皮測(cè)量無(wú)明顯氧化皮沉積，排除了氧化皮堆積導(dǎo)致的堵塞爆管。（5）割管檢查高過(guò)入口A、B兩側(cè)減溫器（過(guò)熱器二級(jí)減溫器）發(fā)現(xiàn)最大的未脫落的金屬翻邊尺寸為30mm×20mm，大于泄漏管圈的入口節(jié)流孔直徑（13.5mm），懷疑有金屬翻邊脫落后隨汽流流動(dòng)到高過(guò)入口，堵塞了高過(guò)入口節(jié)流孔，導(dǎo)致開(kāi)機(jī)后高過(guò)管過(guò)熱爆管。

混合管晃動(dòng)的原因分析是因混合筒未和定位銷(xiāo)相焊，定位銷(xiāo)設(shè)計(jì)直徑為30mm，墊板上的定位銷(xiāo)孔直徑為34mm，定位銷(xiāo)和墊板銷(xiāo)孔之間存有間隙，在減溫水的沖擊擾動(dòng)下產(chǎn)生振動(dòng)，造成定位銷(xiāo)和套筒墊板長(zhǎng)期摩擦。二級(jí)減溫器圓柱銷(xiāo)為上下方向布置，混合管在自身重力作用下會(huì)發(fā)生下沉，加劇混合筒的振動(dòng)，故磨損較嚴(yán)重。

5 結(jié)語(yǔ)

減溫器混合管晃動(dòng)導(dǎo)致定位銷(xiāo)墊板碰磨出金屬翻遍堵塞節(jié)流孔是高溫過(guò)熱器過(guò)熱爆管的原因，通過(guò)割開(kāi)減溫器、清理摩擦部位產(chǎn)生的金屬翻邊薄片，以消除堵塞隱患，改進(jìn)減溫器混合筒固定方式，將減溫器定位銷(xiāo)和混合管進(jìn)行焊接，防止混合管移位。經(jīng)徹底處理后，高溫過(guò)熱器未因減溫器問(wèn)題發(fā)生爆管。

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