張云杰，高午印，田世慧

(國電電力大同第二發(fā)電廠，山西 大同 037043)

1 機組與相關(guān)設(shè)備介紹

某火力發(fā)電廠安裝6臺國產(chǎn)20萬kW發(fā)電機組，機組型號為N200-13.7/535/535，機組形式為超高壓中間再熱三排汽冷凝式汽輪機。

給水回?zé)峒訜嵯到y(tǒng)由3臺表面式高壓加熱器、1臺混合式除氧器、4臺表面式低壓加熱器組成，除氧器采用立式噴霧淋水盤結(jié)構(gòu)，除氧器容積為180 m3，設(shè)計工作溫度158 ℃。

2 事件經(jīng)過

2018-09-20T05：58，4號機組按 AGC 指令開始升負(fù)荷。06：17：32，機組負(fù)荷升至185 MW，除氧器壓力0.43 MPa，汽包水位-2.8 mm。06：17：44，DCS顯示4號機除氧器壓力出現(xiàn)下降趨勢(機組負(fù)荷穩(wěn)定)。06：18，當(dāng)值運行人員聽到單控外突出響聲，同時DCS顯示除氧器壓力呈快速下降趨勢，4號鍋爐10 m平臺汽水彌漫人員無法進(jìn)入。06：20，運行人員切機組協(xié)調(diào)，手動快速降低機組負(fù)荷。06：22，汽包水位低至300 mm，MFT滅火保護(hù)動作，鍋爐滅火，因鍋爐10 m平臺汽水較大，運行人員無法判斷具體故障原因及部位。06：25，運行人員手動緊急停機。

停機后，就地檢查發(fā)現(xiàn)4號機除氧器汽平衡母管焊縫爆破，運行人員關(guān)閉汽平衡管至除氧器手動門、汽平衡管至軸封手動門，爆破點被隔離，機組具備啟動條件。06：55，向電網(wǎng)調(diào)度申請4號機組啟動。

3 檢查及處理情況

4號機除氧器汽平衡母管直徑為528 mm，管道壁厚為8 mm，管道制作采用卷板直縫焊接方式，兩段相鄰管道采用對接焊接。用直讀光譜儀分析，F(xiàn)e含量為99.7 %，管道材質(zhì)為碳鋼。

4號機除氧器汽平衡母管焊縫爆破口呈“L”狀，爆破口長邊為1 100 mm，短邊為340 mm，爆破口宏觀觀察，管道焊口存在不同程度的“咬邊”與“凹陷”缺陷。

對4號機除氧器汽平衡母管其他管段進(jìn)行檢查，未見異常。臨時措施是將爆破管段及兩端焊縫進(jìn)行切除，更換為管道直徑為528 mm、管道壁厚為10 mm的無縫碳鋼管;長期措施是利用機組大、小修機會，分批對各機組除氧器汽平衡母管進(jìn)行全部更換。

4 金屬檢驗

事件發(fā)生后，電廠邀請了國電南京電科院，現(xiàn)場對爆破的4號機除氧器汽平衡母管進(jìn)行了金屬檢驗，檢測情況具體如下。

(1) 厚度測量。對爆口邊緣以及附近母材進(jìn)行厚度測量，壁厚均在7.5～7.7 mm，未發(fā)現(xiàn)減薄現(xiàn)象。

(2) 硬度測量?，F(xiàn)場用便攜式里氏硬度計對爆口附近母材以及其他管段母材進(jìn)行硬度測試，其結(jié)果在110～120 HLDHB (由于管子壁厚不滿足便攜式里氏硬度計測量的技術(shù)條件，可能存在一定的誤差）。

(3) 復(fù)膜金相檢驗。對爆口邊緣以及附近母材、相鄰管段的焊縫以及母材進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)膜檢驗，該管道母材的金相組織為均為鐵素體+珠光體，焊縫組織為貝氏體。

檢驗結(jié)論：結(jié)合宏觀形貌以及現(xiàn)場檢驗檢測結(jié)果，初步判定管子是由于焊接質(zhì)量(如根部未焊透、焊接工藝執(zhí)行等)的原因，導(dǎo)致在長期運行條件下開裂。

5 原因分析

(1) 依據(jù)《國電南京電科院現(xiàn)場檢驗報告》，結(jié)合除氧器汽平衡母管爆破口宏觀形貌及焊口宏觀形貌，確定管道爆破原因為管道焊口存在“咬邊”與“凹陷”缺陷，為該次事件發(fā)生的直接原因。

(2) 查閱歷次機組檢修記錄，4號機除氧器汽平衡母管自1986年12月投產(chǎn)以來，未進(jìn)行過更換，因此，確定電廠基建時焊口質(zhì)量存在缺陷，是該次事件發(fā)生的直接原因。

(3) 電廠基建期間管道焊接質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)，電廠運行期間對低壓管道金屬監(jiān)督重視不夠，是該次事件發(fā)生的間接原因。

6 火力發(fā)電廠低壓管道特點

(1) 壓力小于1.6 MPa的管道稱為低壓管道，火力發(fā)電廠低壓管道主要包括：凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、開式與閉式冷卻水系統(tǒng)、低加疏水、汽輪機抽汽系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、除氧器蒸汽與溢放水系統(tǒng)、輔助蒸汽、鍋爐蒸汽吹灰系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等，低壓管道系統(tǒng)非常多。

(2) 低壓管道遍布廠房各層，廠區(qū)綜合管架、各類管溝以及廠區(qū)地下，管道布置非常分散。

(3) 低壓管道內(nèi)介質(zhì)主要有：汽、水、油、空氣等，管道材質(zhì)主要有Q235，20號鋼等碳素鋼。

7 低壓管道金屬監(jiān)督的管理問題

(1) 重視不夠。低壓管道因其內(nèi)部介質(zhì)溫度低、壓力低，人們普遍認(rèn)為如果低壓管道發(fā)生問題，不會對人身安全和機組安全造成危害，因此，無論火力發(fā)電廠的基建期還是投產(chǎn)期，低壓管道的金屬監(jiān)督都是重視不足、監(jiān)管不夠。

(2) 監(jiān)管缺失?；鹆Πl(fā)電廠通常從事金屬監(jiān)督工作的人員比較少，但低壓管道在火電廠分布廣，安裝地點非常分散，如果真正將低壓管道納入到企業(yè)金屬監(jiān)督的項目來管理，就會造成金屬監(jiān)督工作量的成倍增加，因此，“人少活多”低壓管道“缺管”的現(xiàn)象比較普遍。

(3) 缺少硬性規(guī)定。電力行業(yè)沒有對低壓管道金屬監(jiān)督進(jìn)行明確的管理規(guī)程，如火電廠普遍執(zhí)行的DL/T438《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》中，只對工作溫度高于或等于400 ℃、壓力高于或等于3.8 MPa的高溫承壓部件以及汽輪機大軸、葉輪、葉片、拉金、軸瓦和發(fā)電機大軸、護(hù)環(huán)、風(fēng)扇葉、鍋爐鋼結(jié)構(gòu)等金屬監(jiān)督進(jìn)行了明確規(guī)定和要求，但低壓管道施工后驗收與投運后日常金屬監(jiān)督，缺少強制性的規(guī)定。

8 火力發(fā)電廠低壓管道金屬監(jiān)督建議

(1) 火力發(fā)電廠要高度重視低壓管道金屬監(jiān)督管理工作，要認(rèn)真吸取行業(yè)內(nèi)低壓管道發(fā)生的人身傷害事故和機組非停障礙教訓(xùn)，將低壓管道納入廠的金屬監(jiān)督管理工作中，明確責(zé)任單位與責(zé)任人，確保低壓管道金屬監(jiān)督工作落到實處。

(2) 火力發(fā)電廠要結(jié)合該廠生產(chǎn)實際情況，制定低壓管道定檢計劃，確保低壓管道在一定的時間內(nèi)，全部做到定檢定修。

(3) 金屬管道失效的主要形式為磨損、斷裂、腐蝕，低壓金屬管道失效的主要形式為腐蝕、斷裂。采取的預(yù)防措施：一是優(yōu)化管道結(jié)構(gòu)，外形方面力求簡單，降低介質(zhì)流速，減少積水與積塵，減少縫隙，避免產(chǎn)生振動和顫動，減少使用應(yīng)力、裝配應(yīng)力和殘余應(yīng)力;二是降低環(huán)境溫度與濕度，降低介質(zhì)中的含氧量低于10-9數(shù)量級，控制介質(zhì)pH在8～13;三是采用陰極保護(hù)法或陽極保護(hù)法，避免產(chǎn)生原電池或腐蝕電池;四是采取加藥或過濾手段，提高介質(zhì)品質(zhì)，減少水垢和水渣;五是合理添加緩蝕劑，延長管道使用壽命。

低壓金屬管道斷裂主要發(fā)生在焊口部位，焊接質(zhì)量存在缺陷是其斷裂發(fā)生的主要原因，焊口缺陷產(chǎn)生原因與預(yù)防措施如表1所示。

(4) 低壓管道可采用宏觀檢驗與壁厚測定方法檢查。宏觀檢驗主要采用目視方法，必要時利用內(nèi)窺鏡、放大鏡和測量工具，檢驗項目主要包括支吊架、膨脹節(jié)、管道幾何尺寸等結(jié)構(gòu)檢驗，焊口裂紋、錯口、咬邊、弧坑、滿溢、凹陷、過凸、扭曲變形、波浪變形等焊接質(zhì)量檢驗，防腐層、漏泄、保溫、色環(huán)、管道標(biāo)識等管道外表面檢查。

壁厚測定一般采用超聲測厚方法，檢查位置主要是易受腐蝕、沖蝕、制造成型時壁厚減薄和使用中易產(chǎn)生變形、積液、磨損等部位，如彎頭、三通和異徑管等處。低壓管道重點部位或重要低壓管道，可采用著色或磁粉等表面缺陷檢測方法，也可采用射線或超聲波埋藏缺陷檢測方法。

低壓管道定檢工作，建議以檢查表的形式進(jìn)行，要明確檢查項目、檢查位置、檢查或檢測方式，定檢結(jié)果要及時做好記錄，并及時歸檔。

表1 焊口缺陷產(chǎn)生原因與預(yù)防措施