超超臨界燃煤鍋爐水冷壁爆管原因分析及防范措施

國投云預湄洲灣電力有限公司 楊斌

摘要：本文就國投云頂湄洲灣電力有限公司SG-2989/28.25-M7007超超臨界燃煤鍋爐調試期間水冷壁爆管的發現、漏點查找、爆管原因進行了分析，并提出了防范措施。

關鍵詞：水冷壁;爆管;原因分析;防范措施

1設備概況

國投湄洲灣電廠#4鍋爐為上海鍋爐廠生產，型號SG- 2989/28.25-M7007.鍋爐為超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、雙切圓燃燒方式、平衡通風、全鋼架懸吊結構Ⅱ型半露天布置、固態排渣爐。爐膛由膜式壁組成。爐底冷灰斗角度約為550，從爐膛冷灰斗進口(標高8000mm)到標高54364mm處爐膛四周采用螺旋管囤，管子規格為中38mm，節距為54mm，傾角為20.66730。在此上方為垂直管圈，管子規格為中32mm，節距為51mm。螺旋管與垂直管的過渡采用中間混合集箱。

2事件經過

#4機組2017年6月26日9:08鍋爐點火，23:30鍋爐轉干態直流運行，發現補水率達3%左右，(設計補水率TRL工況1.5%)，經排查機爐側疏放水閥內漏情況，未友現有較大內漏閥門。

6月29日2:00至18:00，#4機組負荷基本維持400MW，化學除鹽水供#4機組平均補水量約80t/h(此時間段#3機組未補水)，一期供二期#4機組輔汽流量約為12t/h，此時間段#4機組外排水主要有低加疏水泵出口管路沖洗排水(20t/h以內)、電除塵灰斗加熱少量疏水。

17:00，調試單位、總包單位和運行人員懷疑#4鍋爐受熱面有泄漏，各單位配合進行就地檢查。

18:00，施工單位技術人員開啟#4爐44米層右側#8角看火孔，發現右側#8角前墻處有異音，初步判斷螺旋水冷壁有泄漏，此時鍋爐四管泄漏監測裝置對應監測點未達到泄漏報警限值。

21: 35，經采取將對應位置吹灰器抽出、退出爐膛火焰電視探頭及隔離冷卻壓縮空氣、采用窺視探頭等措施綜合判斷，確定#4爐44米層#8角前墻螺旋水冷壁泄漏，調試單位下令向調度申請停機。

6月30日4:08，汽輪機完成ATT試驗及超速試驗，#4鍋爐停爐后，打開看火孔用手電筒觀察，明確看到#4爐44米層#8角前墻螺旋水冷壁正在泄漏。

7月1日20:33，經鍋爐重新上水查漏，發現#4爐44米層#8角、#4角、#5角前墻螺旋水冷壁均有漏點。

3試驗分析

3.1宏觀檢查

對#4鍋爐水冷壁右墻中間集箱進行內窺鏡檢查，探頭從水冷壁管(集箱上中間排前數第48根)管口伸入(見圖2)，重點檢查水冷壁管中間集箱(檢查范圍為前后備1.5m)和水冷壁管內表面(檢查范圍為Im)，發現水冷壁管中間集箱存在異物(見圖3)。

對#4鍋爐39.2米層前墻燃燒器水冷壁管4#角至#8角5處可疑泄漏點進行內窺鏡檢查，重點檢查水冷壁管對接焊縫外表面，發現5#角其中一根水冷壁管(與前述同一根)對接焊縫存在裂紋(見圖4)，#8角鰭片與水冷壁管之間的焊縫存在缺陷(見圖5)。

對#4鍋爐水冷壁前墻下集箱進行內窺鏡檢查，探頭從水冷壁管(與前述同一根)管口(見圖6)伸入，重點檢查水冷壁管下集箱(檢查范圍為左右備1.5m)相水冷壁管內表面(檢查范圍為Im)，經檢查未發現異常情況。

3.2金相分析

對送檢的#4鍋爐水冷壁管沿管子的橫斷面取樣制成金相試樣，在金相顯微鏡下觀察其金相組織。浸蝕劑為4%硝酸酒精溶液。取樣位置如圖1所示，爆管兩端樣品原編號為#1、#2，吹損管兩端樣品原編號為#3、#4。試驗結果見圖3～圖6。

受檢水冷壁管的金相組織均為鐵素體+珠光體。#1管樣珠光體球化級別為2.5至3.5級，傾向性至中度球化;#2管樣珠光體球化級別為3至4級，輕度至中度球化，表明該管子曾經歷超溫運行工況，具有過熱爆管特征。#3、#4管樣珠光體球化級別為1.5至2級，未球化至傾向性球化，金相組織正常。

對送檢的4號鍋爐水冷壁管沿管子的橫斷面取樣制成金相試樣，在金相顯微鏡下觀察其金相組織。浸蝕劑為4%硝酸酒精溶液。如圖7所示，送檢3根管樣標記為4、5、后墻，對每根管樣一端取樣，樣品原編號分別為#4、#5、#6。試驗結果見圖8～圖11。

受檢水冷壁管的金相組織均為鐵素體+珠光體，珠光體球化級別均為1.5至2級，未球化至傾向性球化，金相組織正常。

3.3布氏硬度測試

受檢水冷壁管硬度測試結果均符合DL/T438-2016標準的技術要求，

3.4運行資料分析

#4鍋爐螺旋水冷壁管材為15CrMoG(報警溫度449℃，保護跳閘溫度463℃，材料極限溫度550C)，事件發生前螺旋水冷壁溫度正常，未出現超溫現象，螺旋水冷壁溫度最高點3390C，由此可排除超溫的原因。

4原因排查

停爐后通過爐內重新上水檢查，發現螺旋水冷壁管共有5個裂口，其中4個均出現在焊縫上，一個出現在母材上，經金相分析，母材上的裂口經分析為過熱爆管導致，其他焊口處也存在焊接質量問題，組織人員利用圖紙法檢查確認，5個裂口均在同一根管子上。

對該管道進行壓縮空氣通流試驗、木球通球試驗等手段逐段檢測通流情況，對爆管部位進行割管，最終發現該管系15m層處管段有一鋼球，該鋼球導致了該管系工質流通不暢，從而使得壁溫過熱，出現爆管。

5處理方案

換管前檢查。取出管道內遺留的鋼球，對切割下的泄漏段管道進行金相分析，分析出管材兩端的過熱情況(包括因沖刷導致泄漏的管子)，無過熱現象，直接換管恢復管道。

換管方案。將管子拉出做讓管，焊口在爐外焊接，形成的縫隙用同圖紙材質的扁鋼封堵，焊接完成后進行射線探傷。

換管后的管道檢查。管子兩端的焊口暫不焊接，將凝結水接入該管子迸行水壓試驗檢查，水壓試驗正常后焊接并做射線探傷。

6防范措施

嚴格按照水冷壁安裝施工工藝和通球試驗規范進行施工操作。按照規定選擇試驗用球的直徑，球必須能從管子中順利通過，否則應找出原因對管子進行修理或更換;試驗的管子及試驗用球必須編號，實驗完畢將球妥善保管，防止遺留管內;通球時，出球管口應設擋收球裝置，管口正前方不得有人站立或行走。

提高施工操作人員工作責任心，加強施工記錄、施工相關臺賬管理，做到每一個管口、每一道焊縫都能有歷史記錄可查，可追溯到責任人，把施工安全責任落到實處。

受熱面管道安裝、試驗等重要工序應編寫相應施工組織方案并各方簽字，監理單位、建設單位、總包單位人員應現場見證，避免發生類似事件。口

參考文獻

[1]《電廠金屬材料》編寫組，電廠金屬材料，北京，水利電力出版社，1979.

[2]楊斌，1000MW主控運行規程，國投云頂湄洲灣電力有限公司，2017年版，