论文部分内容阅读
[摘 要]结合电厂实际生产情况，从基层技术管理者的角度上对近期投产的百万机组的锅炉高温再热器频繁爆管进行分析，提出应对的检测方法和检修处理措施，并从运行、检修处理方面提出其预防控制措施。
[关键词]高温再热器爆管； 超超临界火电机组；措施
中图分类号：TK223.32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0345-02
0 引言
随着我国大容量高参数机组的不断发展，每年由于锅炉原因导致的非停事故率不断上升，同时锅炉非停绝大部分原因是“四管”泄漏，因此确保锅炉"四管"安全稳定在锅炉运行中突显重要。本文主要对锅炉高温再热器爆管原因分析，深入研究爆管的根本原因，制定措施，为机组安全稳定运行保驾护航。
1 机组概况
某电厂一期2×1000MW机组工程配套锅炉为上海锅炉厂有限公司生产，型号SG-2918/29.3-M7006。该锅炉为超超临界参数、直流炉、双切圆燃烧方式、固态排渣、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、全钢构架、全悬吊结构，Π型锅炉。
燃烧系统按配中速磨热一次风直吹式制粉系统设计，配备六台中速磨煤机，48只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部，煤粉和空气从两个面四个角送入，在炉膛中呈双切圆方式燃烧。
锅炉启动系统采用带再循环泵的内置式启动系统。锅炉炉前沿宽度方向垂直布置4只外径为Φ711mm的汽水分离器，其进出口分别与水冷壁和炉顶过热器相连接。每个分离器筒身上方切向布置2根出口管接头、将蒸汽引至炉顶过热器，每个分离器筒身中部切向布置6根进口管接头引入来至于水冷系统的介质，分离器筒身下方设有一个內径为Φ356mm疏水管接头。
过热器汽温通过煤水比调节和三级喷水来控制，第一级喷水布置在低温过热器出口管道上，第二级喷水布置在分隔屏过热器出口管道上，第三级喷水布置在后屏过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道。再热器汽温采用尾部挡板调节，燃烧器摆动仅作为辅助调节手段，另外低温再热器出口管道上设置微量喷水，微量喷水取自给水泵中间抽头。
锅炉本体部分配有20只弹簧式安全阀，安装位置为：分离器出口8只，过热器出口4只，再热器进口4只，再热器出口4只。为减少安全阀的起跳次数，在过热器出口还装有4只动力释放阀（ERV）。
2 爆管记录
某电厂自168试运以来高温再热器爆管，记录入下：
1、2016-11-16 上午9时发现炉顶大包顶部右侧有蒸汽冒出随后左侧冒蒸汽，初步确认定大包内部有管道泄露。
2016-11-17 10时#1炉停机，21日16时进入大包内初步检查发现高再入口集箱前墙侧2处管道弯头与管座焊口处焊缝上部裂开。 管道焊缝裂开位置位于高再入口集箱炉前侧首层右侧向左侧数第：1、2 根。 规格：Φ67*4 材质：12Cr1MovG；
22日10时再次进入大包内检查发现高再入口集箱前墙侧首层4处管道弯头与管座焊口处焊缝上部裂开. 管道焊缝裂开位置位于末再入口集箱前墙侧首层右侧向左侧数第：130 、131 、132 、133根 规格：Φ67*4 材质：12Cr1MovG；
23日晚射线探伤发现前墙侧右侧向左侧数49根弯头弯头与管座焊口处焊缝有未融情况规格：Φ67*4 材质：12Cr1MovG。
2、207-03-25#2炉停机D级检修末再进口管（左至右）第1、2、19、62、63、133根管接座焊缝开裂处理。总计切割上述6根管子，12道焊口，经焊后热处理及探伤一次合格如下图（1）。
3、2017-05-17#1炉B级检修高再进口集箱焊缝发现裂纹从固定端往扩建端数：4-3、17-5、22-5、30-5、 37-5、66-1、96-5、117-5、126-1、130-1、131-1等存在裂纹缺陷如图（2）；
3 分析
3.1 高再管屏焊缝裂纹结果检测
某电厂自投产不到一年时间里两台机组锅炉高温再热器发生了多次同樣位置的爆管，有共性，该厂及时联系了电科院进行了检测和分析。化验结果如下：
3.2 结果分析
在送检高温再热器管裂纹管段裂纹边缘区的纵截面截取金相试样，编号2号样，2号样品经粗磨、细磨和抛光后，采用4%硝酸酒精溶液进行腐蚀，在Carl Zeiss Axio Obsever 倒置式研究级金相显微镜上观察试样金相组织。
上图为高温再热器管裂纹起源位置两侧金相组织图（小块左与大块左为裂纹两侧），可以从图A-D中看出，裂纹是沿粗晶区扩展的，裂纹尾端细而尖锐，母材组织为珠光体加铁素体，组织良好，老化2级。
4 结论
4.1某厂高温再热器进口集箱管座附近第一道焊口出现裂纹，裂纹中心即裂纹起源区的焊缝组织细晶区下2mm处发现粗晶区，裂纹在该粗晶区与细晶区的交界处。在裂纹尾部发现，裂纹沿粗晶区开裂延伸。
4.2焊缝细晶区下2mm母材位置发现粗晶区，该区域出现粗晶可能原因为焊接过程中非正常受热。如焊接速度快，焊后热处理不及时或未进行焊后热处理。该粗晶区与细晶区的交界处是薄弱部位，停炉后集箱膨胀受力，使得该薄弱区域开裂而爆管。
5 应对措施
为最大限度地减少高再管屏原始焊缝再次开裂引发的爆管问题，某厂及时联系锅炉厂到场进行后续的处理。该厂专门开了专题会研究对策和处理措施。
5.1加强焊接质量控制，在以后的检修或锅炉受热面改造过程中，要严格执行焊接工艺要求，一方面防止焊接缺陷发生，另一方面防止在焊接过程中焊瘤等异物进入管道。积极推进焊接全过程管理，确保焊接质量和联箱管道清洁度。
5.2通过就地检查，锅炉厂认为，此次高再散管焊缝裂纹而爆管可按照修复进行处理，按照锅炉厂提供的技术方案执行，短期不会影响机组运行，使得机组尽快具备启动条件，焊口修复前需预热，焊后进行保温热处理，以增加焊缝的韧性，同时检查割管是否伤到临近的管子进行检查。
5.3在下次机组停机时，需对高再管屏同样位置进行复查，发现焊缝裂纹而爆管的现象，则联系上锅厂进行技术优化，确保设备不再泄漏。
5.4运行控制方面尽量减少机组的快速启停次数，机组启停时严格按照启停曲线进行操作，停炉时间冷却不易过快，锅炉运行时控制好烟温偏差，保证管屏之间的温度均匀，尽量控制好再热器喷水的投入，尽量不要投减温水，保证再热器各管屏温度均匀稳定，避免温度忽高忽低的变化，导致高再管屏受热不均。
5.5加强锅炉联箱清洁度检查，利用检修机会，逐次的对高再联箱进行割管检查，查找在制造和安装阶段遗留异物，特别是高再联箱遗留焊渣等杂物堵塞受热面进气孔，使对应的受热面管子超温爆管。
5.6加大锅炉防磨防爆检查力度，坚持“逢停必检”的原则，每次检修组织防磨防爆检查小组人员对锅炉内易吹损、易磨损区域重点检查，对于发现的问题及时处理。
6 结论
新投产机组由于制造和安装阶段焊接工艺控制不严，导致运行后焊缝出现裂纹而爆管时有发生，本文主要对近期投产的超超临界机组锅炉高再过热器连续三次同样位置爆管分析，充分查找原因，通过制定切实可行的措施能有效控制爆管事故发生，确保机组能够安全稳定运行。
参考文献
[1] 《SG-2918/29.3-M7006型设计说明书》.上海电气集团有限公司.
[2] 姜求志，王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M]，中国电力出版社，2000.
[3] 《火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护》.湖南省电机工程学会编著，中国电力出版社，2004.
作者简介：
郜新（1978.9—），男，安徽淮北人，本科，工程师，主要研究锅炉设备的技术，从事管理工作。
[关键词]高温再热器爆管； 超超临界火电机组；措施
中图分类号：TK223.32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0345-02
0 引言
随着我国大容量高参数机组的不断发展，每年由于锅炉原因导致的非停事故率不断上升，同时锅炉非停绝大部分原因是“四管”泄漏，因此确保锅炉"四管"安全稳定在锅炉运行中突显重要。本文主要对锅炉高温再热器爆管原因分析，深入研究爆管的根本原因，制定措施，为机组安全稳定运行保驾护航。
1 机组概况
某电厂一期2×1000MW机组工程配套锅炉为上海锅炉厂有限公司生产，型号SG-2918/29.3-M7006。该锅炉为超超临界参数、直流炉、双切圆燃烧方式、固态排渣、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、全钢构架、全悬吊结构，Π型锅炉。
燃烧系统按配中速磨热一次风直吹式制粉系统设计，配备六台中速磨煤机，48只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部，煤粉和空气从两个面四个角送入，在炉膛中呈双切圆方式燃烧。
锅炉启动系统采用带再循环泵的内置式启动系统。锅炉炉前沿宽度方向垂直布置4只外径为Φ711mm的汽水分离器，其进出口分别与水冷壁和炉顶过热器相连接。每个分离器筒身上方切向布置2根出口管接头、将蒸汽引至炉顶过热器，每个分离器筒身中部切向布置6根进口管接头引入来至于水冷系统的介质，分离器筒身下方设有一个內径为Φ356mm疏水管接头。
过热器汽温通过煤水比调节和三级喷水来控制，第一级喷水布置在低温过热器出口管道上，第二级喷水布置在分隔屏过热器出口管道上，第三级喷水布置在后屏过热器出口管道上，过热器喷水取自省煤器进口管道。再热器汽温采用尾部挡板调节，燃烧器摆动仅作为辅助调节手段，另外低温再热器出口管道上设置微量喷水，微量喷水取自给水泵中间抽头。
锅炉本体部分配有20只弹簧式安全阀，安装位置为：分离器出口8只，过热器出口4只，再热器进口4只，再热器出口4只。为减少安全阀的起跳次数，在过热器出口还装有4只动力释放阀（ERV）。
2 爆管记录
某电厂自168试运以来高温再热器爆管，记录入下：
1、2016-11-16 上午9时发现炉顶大包顶部右侧有蒸汽冒出随后左侧冒蒸汽，初步确认定大包内部有管道泄露。
2016-11-17 10时#1炉停机，21日16时进入大包内初步检查发现高再入口集箱前墙侧2处管道弯头与管座焊口处焊缝上部裂开。 管道焊缝裂开位置位于高再入口集箱炉前侧首层右侧向左侧数第：1、2 根。 规格：Φ67*4 材质：12Cr1MovG；
22日10时再次进入大包内检查发现高再入口集箱前墙侧首层4处管道弯头与管座焊口处焊缝上部裂开. 管道焊缝裂开位置位于末再入口集箱前墙侧首层右侧向左侧数第：130 、131 、132 、133根 规格：Φ67*4 材质：12Cr1MovG；
23日晚射线探伤发现前墙侧右侧向左侧数49根弯头弯头与管座焊口处焊缝有未融情况规格：Φ67*4 材质：12Cr1MovG。
2、207-03-25#2炉停机D级检修末再进口管（左至右）第1、2、19、62、63、133根管接座焊缝开裂处理。总计切割上述6根管子，12道焊口，经焊后热处理及探伤一次合格如下图（1）。
3、2017-05-17#1炉B级检修高再进口集箱焊缝发现裂纹从固定端往扩建端数：4-3、17-5、22-5、30-5、 37-5、66-1、96-5、117-5、126-1、130-1、131-1等存在裂纹缺陷如图（2）；
3 分析
3.1 高再管屏焊缝裂纹结果检测
某电厂自投产不到一年时间里两台机组锅炉高温再热器发生了多次同樣位置的爆管，有共性，该厂及时联系了电科院进行了检测和分析。化验结果如下：
3.2 结果分析
在送检高温再热器管裂纹管段裂纹边缘区的纵截面截取金相试样，编号2号样，2号样品经粗磨、细磨和抛光后，采用4%硝酸酒精溶液进行腐蚀，在Carl Zeiss Axio Obsever 倒置式研究级金相显微镜上观察试样金相组织。
上图为高温再热器管裂纹起源位置两侧金相组织图（小块左与大块左为裂纹两侧），可以从图A-D中看出，裂纹是沿粗晶区扩展的，裂纹尾端细而尖锐，母材组织为珠光体加铁素体，组织良好，老化2级。
4 结论
4.1某厂高温再热器进口集箱管座附近第一道焊口出现裂纹，裂纹中心即裂纹起源区的焊缝组织细晶区下2mm处发现粗晶区，裂纹在该粗晶区与细晶区的交界处。在裂纹尾部发现，裂纹沿粗晶区开裂延伸。
4.2焊缝细晶区下2mm母材位置发现粗晶区，该区域出现粗晶可能原因为焊接过程中非正常受热。如焊接速度快，焊后热处理不及时或未进行焊后热处理。该粗晶区与细晶区的交界处是薄弱部位，停炉后集箱膨胀受力，使得该薄弱区域开裂而爆管。
5 应对措施
为最大限度地减少高再管屏原始焊缝再次开裂引发的爆管问题，某厂及时联系锅炉厂到场进行后续的处理。该厂专门开了专题会研究对策和处理措施。
5.1加强焊接质量控制，在以后的检修或锅炉受热面改造过程中，要严格执行焊接工艺要求，一方面防止焊接缺陷发生，另一方面防止在焊接过程中焊瘤等异物进入管道。积极推进焊接全过程管理，确保焊接质量和联箱管道清洁度。
5.2通过就地检查，锅炉厂认为，此次高再散管焊缝裂纹而爆管可按照修复进行处理，按照锅炉厂提供的技术方案执行，短期不会影响机组运行，使得机组尽快具备启动条件，焊口修复前需预热，焊后进行保温热处理，以增加焊缝的韧性，同时检查割管是否伤到临近的管子进行检查。
5.3在下次机组停机时，需对高再管屏同样位置进行复查，发现焊缝裂纹而爆管的现象，则联系上锅厂进行技术优化，确保设备不再泄漏。
5.4运行控制方面尽量减少机组的快速启停次数，机组启停时严格按照启停曲线进行操作，停炉时间冷却不易过快，锅炉运行时控制好烟温偏差，保证管屏之间的温度均匀，尽量控制好再热器喷水的投入，尽量不要投减温水，保证再热器各管屏温度均匀稳定，避免温度忽高忽低的变化，导致高再管屏受热不均。
5.5加强锅炉联箱清洁度检查，利用检修机会，逐次的对高再联箱进行割管检查，查找在制造和安装阶段遗留异物，特别是高再联箱遗留焊渣等杂物堵塞受热面进气孔，使对应的受热面管子超温爆管。
5.6加大锅炉防磨防爆检查力度，坚持“逢停必检”的原则，每次检修组织防磨防爆检查小组人员对锅炉内易吹损、易磨损区域重点检查，对于发现的问题及时处理。
6 结论
新投产机组由于制造和安装阶段焊接工艺控制不严，导致运行后焊缝出现裂纹而爆管时有发生，本文主要对近期投产的超超临界机组锅炉高再过热器连续三次同样位置爆管分析，充分查找原因，通过制定切实可行的措施能有效控制爆管事故发生，确保机组能够安全稳定运行。
参考文献
[1] 《SG-2918/29.3-M7006型设计说明书》.上海电气集团有限公司.
[2] 姜求志，王金瑞.火力发电厂金属材料手册[M]，中国电力出版社，2000.
[3] 《火力发电厂锅炉受热面失效分析与防护》.湖南省电机工程学会编著，中国电力出版社，2004.
作者简介：
郜新（1978.9—），男，安徽淮北人，本科，工程师，主要研究锅炉设备的技术，从事管理工作。