梁雪萊

(內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206)

2019年8月17日，某鍋爐發(fā)生一起鍋爐屏式過熱器泄漏導致機組停機事件，經(jīng)調(diào)查和分析，形成報告如下。

1 事件經(jīng)過

2019年8月17日11時30分，鍋爐管泄漏監(jiān)測系統(tǒng)大面積報警，檢查前爐膛區(qū)域泄漏聲音明顯，判定鍋爐過熱器系統(tǒng)發(fā)生泄漏，19日鍋爐停機準備檢修。21日發(fā)出檢修工作票，檢查發(fā)現(xiàn)后屏過熱器入口段左數(shù)第2屏第2層夾屏彎前側(cè)下彎頭(Φ38×6，材質(zhì)12Cr1MoVG)泄漏，漏點朝向水平向前，正對后屏過熱器出口段第2屏管子(Φ38×6，材質(zhì)T91)，詳細檢查后統(tǒng)計共有16根管子吹損超標。

圖1 屏過泄漏情況

圖2 集箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)異物

泄漏管子爆口為明顯的短期過熱爆管特征，對屏式過熱器入口集箱內(nèi)部進行檢查，發(fā)現(xiàn)左數(shù)第1屏集箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)易溶紙?zhí)蓟蟮膱F狀硬物堵塞節(jié)流孔導致管子冷卻不足發(fā)生超溫爆管，共檢查32個集箱。

2019年8月24日，鍋爐受熱面檢修工作全部結(jié)束，21時點火，25日09時30分并網(wǎng)運行。

2 原因分析

2.1 易溶紙堵塞節(jié)流孔導致受熱面泄漏的直接原因

鍋爐屏式過熱器分前屏過熱器、后屏過熱器兩部分受熱面，位于鍋爐爐膛火焰中心上方，管屏懸掛布置，前、后屏過熱器并聯(lián)布置。后屏過熱器橫向布置16屏，每屏出入口設(shè)計獨立的分集箱，每屏29根回繞，由于各管子回繞距離不等在分集箱管口部位設(shè)計節(jié)流孔圈控制流量，泄漏管子節(jié)流孔圈直徑為11mm。經(jīng)檢查，后屏過熱器左數(shù)第1屏入口分集箱內(nèi)部發(fā)現(xiàn)碳化、團狀異物(泄漏管所在第2屏由于管子爆口、系統(tǒng)壓力瞬間釋放，將堵塞易溶紙吹出)，進一步分析后確認異物為管子焊接時用于封堵管口的易溶紙，起到氬弧焊接氣體保護密封作用，但是由于易溶紙質(zhì)量不達標、管口封堵工藝不標準、焊后未采取消除措施等問題，易溶紙在焊接過程中碳化后隨系統(tǒng)流入后屏過熱器入口集箱，堵塞節(jié)流孔圈部位，導致管內(nèi)蒸汽流量不足，管子未得到及時冷卻，短期超溫爆管是造成本次泄漏的直接原因。

2.2 易溶紙質(zhì)量不合格而爆管的間接原因

受熱面管子焊接使用易溶紙采用國產(chǎn)(上海)產(chǎn)品，該型號易溶紙遇水后溶解速率較低、溶解后纖維粗大、膠體狀態(tài)明顯；在用易溶紙堵塞管口后，因堵塞部位管子內(nèi)處于密閉空間，焊接過程中由于惰性氣體保護管內(nèi)處于絕氧環(huán)境，焊接熱影響區(qū)范圍內(nèi)容易碳化，碳化后的易溶紙固體較硬，遇水不易溶解。另外屏式過熱器單根管子設(shè)計差壓為0.5MPa，在設(shè)計差壓下碳化后的易溶紙固體未變形，無法從集箱節(jié)流孔圈進入管內(nèi)隨系統(tǒng)流動，最終堵塞在節(jié)流孔處，管內(nèi)蒸汽流量不足發(fā)生短期內(nèi)超溫爆管是造成本次事件的間接原因。

事后對國產(chǎn)型號易溶紙、進口易溶紙、普通衛(wèi)生紙3種材質(zhì)分別進行水溶解、碳化兩種相關(guān)實驗。

碳化試驗：用國產(chǎn)易溶紙堵塞低溫過熱器管子，管口兩端封堵造成密閉空間還原鍋爐焊接時的情況，然后管子進行焊接，焊接完成后切開管子取出碳化后的易溶紙如圖3所示，硬度、形狀與堵塞聯(lián)箱取出的異物完全一致。

圖3 國產(chǎn)易溶紙?zhí)蓟笮Ч?/p>

進口易溶紙?zhí)蓟?，固體顆粒物酥軟，用手輕捏易碎，且碳化后的顆粒物仍能溶解于水中，如圖4所示。

圖4 進口易溶紙?zhí)蓟笮Ч?/p>

水溶解試驗：取一定量國產(chǎn)的易溶紙，溶解于水中，觀察一段時間，在無攪拌情況下溶解速率極低，后經(jīng)過攪拌1min后基本溶解，但是溶解后纖維狀明顯，且膠體、黏稠狀，用紗布過濾是難度較大。

然后進行相關(guān)對比試驗，采用同等量的進口立可溶型號易溶紙、普通衛(wèi)生紙分別進行同類試驗，對比原使用國產(chǎn)型易溶紙溶解、碳化效果，發(fā)現(xiàn)進口立可溶易溶紙在同等量的水中溶解速率最快，且在無壓、無攪拌狀態(tài)下自行溶解，溶解后黏稠度最低、纖維最細；后將溶解后的3種可溶物用紗布過濾，發(fā)現(xiàn)進口立可溶易溶紙殘留物最少，衛(wèi)生紙次之，國產(chǎn)型號易溶紙最多。

同時將進口易溶紙試驗于精度為2mm的濾網(wǎng)，濾網(wǎng)保持持續(xù)流水狀態(tài)，無堵塞情況。

2.3 易溶紙使用工藝錯誤，導致受熱面泄漏的間接原因

用易溶紙封堵管子時，對應(yīng)的使用工藝錯誤，封堵后易溶紙未及時溶解或燃燒，導致碳化物殘留在系統(tǒng)內(nèi)堵塞管口是造成本次泄漏事件的間接原因。

在以上碳化、溶解試驗的基礎(chǔ)上，進一步用3種材質(zhì)封堵管子后用火焰加熱，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)易溶紙加熱至480℃后燃燒，衛(wèi)生紙加熱至520℃后開始燃燒，而進口易溶紙由于碳化后仍然是粉末狀，在系統(tǒng)設(shè)計差壓0.5MPa下能夠碎成粉末狀隨系統(tǒng)流動，未進行燃燒試驗。

而受熱面系統(tǒng)設(shè)計節(jié)流孔主要分布于高溫過熱器、再熱器管組，焊接過程中低溫過熱器、低溫再熱器使用易溶紙時發(fā)生堵塞的風險最大，而低溫區(qū)過熱器、再熱器常采用15CrMo、12Cr1MoV等材質(zhì)，15CrMo材質(zhì)熱處理溫度為670℃～700℃，12Cr1MoV材質(zhì)熱處理溫度為720℃～750℃，以上兩種材質(zhì)的燃燒溫度遠低于熱處理溫度，所以在焊后用加熱方式使其燃燒是可行的處理工藝，不會對管材造成損壞。但是施工過程中未明確執(zhí)行。

2.4 易溶紙使用無明確規(guī)范，導致受熱面泄漏的間接原因

在受熱面管子焊接時使用易溶紙進行封堵是電力系統(tǒng)內(nèi)最常用的手段，而且常年使用國產(chǎn)型號易溶紙未發(fā)生碳化物堵塞管口導致超溫泄漏的事件，所以對易溶紙的使用無明確的工藝標準，對易溶紙型號、封堵形狀、封堵距離等重要因素無明確要求；同時在鍋爐低溫過熱器泄漏檢修過程中，存在4道低溫過熱器入口集箱管座焊接，由于管座較短，管口封堵距離無法撤離遠離焊接熱影響區(qū)，最終導致易溶紙?zhí)蓟氯芸谑窃斐杀敬涡孤┦录拈g接原因。

3 防范措施

對鍋爐汽水系統(tǒng)內(nèi)存在節(jié)流孔設(shè)置的部位進行檢查，全面排查集箱內(nèi)是否存在類似易溶紙?zhí)蓟铮攸c是對前、后屏過熱器共32個入口分集箱檢查。

通過調(diào)研及相關(guān)試驗，確定承壓管道焊接時，用于管道密封的材質(zhì)一律使用進口立可溶易溶紙(型號ASW-35)，并在對應(yīng)的檢修、技改外包工程招標時對易溶紙型號做明確要求，其他品牌易溶紙不得使用。

對近期各期鍋爐已使用原國產(chǎn)型號易溶紙進行焊接作業(yè)的項目進行梳理，尤其是對位于有節(jié)流孔設(shè)計的上游系統(tǒng)，凡是近期有管道焊接作業(yè)并使用過國產(chǎn)易溶紙的檢修項目，制定系統(tǒng)內(nèi)易溶紙?zhí)蓟餀z查的專項方案，利用下次檢修機會展開全面普查，避免易溶紙堵塞系統(tǒng)導致超溫或爆管事件重復發(fā)生。

及時修訂鍋爐受熱面檢修作業(yè)指導書，對管口封堵措施、使用易溶紙型號、方法做明確要求，焊接作業(yè)時各級人員驗收簽字并按要求執(zhí)行，杜絕類似事件再次發(fā)生。

易溶紙的使用按照以下方法進行：①高溫受熱面管道焊接前，首先應(yīng)將管道內(nèi)部清理干凈，包括制作坡口時堵塞用的易溶紙也需清理出去；然后，重新裁剪易溶紙，疊成漏斗狀，塞入焊接部位兩側(cè)管道內(nèi)，在保證不漏氬氣的情況下，易溶紙的層數(shù)應(yīng)盡可能少并必須折疊成漏斗狀，嚴禁將易溶紙攢成團進行堵管。易溶紙距離焊約200mm，每級間距50mm左右；經(jīng)過多種品牌的易溶紙試驗后, Aquasol立可溶易溶紙在同等的水中溶解速率最快，且在無壓、無攪拌狀態(tài)下自行溶解，溶解后黏稠度最低、纖維最細，而進口易溶紙由于碳化后仍然是粉末狀，能夠碎成粉末狀隨系統(tǒng)流動，以后進行檢修工作必須使用Aquasol立可溶易溶紙。②對于材質(zhì)為P91/P92的高溫受熱面管道焊口焊接時，作為氣封的易溶紙應(yīng)疊成漏斗狀，塞入焊接部位兩側(cè)管道內(nèi)，易溶紙的層數(shù)不允許超過3層～5層，嚴禁將易溶紙攢成團進行堵管。易溶紙距離焊口約200mm，每級間距50mm左右，必須使用Aquasol立可溶易溶紙。③分隔屏、后屏、末級過熱器節(jié)流孔入口前的焊口焊接時，作為氣封的易溶紙應(yīng)裁剪成大小為50×50mm左右的正方形，疊成漏斗狀，塞入焊接部位兩側(cè)管道內(nèi)，層數(shù)不能超過3層，能堵塞住不漏氬氣即可；后屏、末級過熱器節(jié)流孔入口處進行充氬保護焊接時，易溶紙漏斗的底端應(yīng)塞入節(jié)流孔內(nèi)，此段管道的焊接嚴禁將易溶紙攢成團進行堵管。④嚴格控制易溶紙的質(zhì)量，使用前應(yīng)檢查易溶紙的出廠質(zhì)量合格證，并抽樣進行水溶性及熱處理試驗，驗收合格后方可投入使用。

4 結(jié)束語

對于現(xiàn)有及新建的鍋爐，在進行高壓管道焊接時要核實管道的特性，對于下一級過熱器存在節(jié)流孔的受熱面管，要嚴格檢修標準：①受熱面管檢修密封管口使用進口Aquasol立可溶易溶紙對管道進行封堵，確保易溶紙在鍋爐點火初期就完全溶于汽水。②易溶紙在使用的過程中要嚴格執(zhí)行易溶紙的使用方法，嚴禁將易溶紙團成團狀壓實密封受熱面管。