锅炉高温再热器泄漏分析与措施刘恩生

锅炉高温再热器泄漏分析与措施刘恩生

刘恩生

（华电国际技术服务分公司山东济南250014）

摘要：某机组再热器发生连续泄漏，对泄漏的原因进行了针对性的分析，尤其对于第三次泄漏暴露出施工工艺问题，因为管内封闭用卫生纸材料及封堵方式存在问题，处理不当，造成受热面短时过热泄漏，值得同类电厂借鉴预防。

关键词：锅炉；再热器；泄漏

一、基本情况

某发电有限公司1号锅炉型号为SG1913/25.4-M957，超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，一次中间再热、四角切圆燃烧方式、单炉膛、尾部双烟道、采用挡板调节再热汽温、平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。高温再热器布置在折焰角上部，与烟气顺流布置。高温再热器共计33屏，每屏由18根U型管组成，其中内圈7-18根管材质设计为T23，规格Φ63.5×4mm，其他位置选用T91+TP304H+TP347H组合材料。

二、泄漏情况

2018年6月13日，机组负荷450MW，锅炉泄漏报警。停炉冷却后，进入炉内，确认泄漏部位为高温再热器甲侧往乙侧数第19排内1圈U形弯进口段焊缝上150mm处，爆管处管材材质为T23，规格Φ63.5×4mm。现场检查中发现管子内壁出现纵向裂纹，管子出现明显胀粗。更换高再甲侧第19屏最内圈管及弯头，焊口全部探伤合格。用内窥镜对受热面管进行了氧化皮等异物的检查，未对高再出口、进口集箱进行检查。

6月28日，机组启动后再次发生爆管，检查初始爆口位于高温再热器第19排内2圈，距离下弯头2米，爆管位置管道材质T23，规格Φ63.5×4mm。爆口完全张开，由于吹损，爆口不完整，爆口与6月13日爆口类似。该爆口泄漏后吹损其他管子，造成附近管屏严重吹损。现场进行了防磨防爆检查，内窥镜检查：从第19排前数第1根管进入高温再热器进口集箱进行检查，未发现第19排集箱内部存在异物。割管检查无明显氧化皮。

初始爆口位置位于第17排内3圈下弯头背弧，爆管位置管材材质T91。爆口不完整，部分爆口在爆破过程中飞出，爆口下半部分明显减薄；弯头管段胀粗明显，最大直径达到82mm，胀粗率达到29%，内外壁均无明显氧化皮，具有短时过热爆口特征。

检查爆口附近17排内1、内2、内3弯头上部直管均明显胀粗，呈现藕节状。说明除内3爆口管段外，内1、内2管道也存在超温胀粗现象，有堵塞的可能。对附近管子进行胀粗检查，其他管子未见明显胀粗。

三、原因分析

（一）检查氧化皮及超温情况

2017年5月，曾安排对高温再热器全面检查氧化皮，对594只高再出口弯头进行射线检测，发现145只弯头氧化皮堆积，占管内径≤30%，割管两根检查验证未发现氧化皮。

主蒸汽温度设计值为571℃，再热蒸汽温度设计值为569℃，再热器汽温按567℃控制，按572℃考核。2018年1至6月，再热器汽温共统计超温25次，温度最高579℃，时长2分钟。超温时长最长2分钟，共2次。再热器壁温未发生超温现象。从点火到并网期间升温速率为0.89℃/min，小于电厂规程内规定的1.5℃/min。

（二）6月13日和6月28日爆管原因

现场检查中发现管子内壁出现纵向裂纹，管子出现明显胀粗。爆口所在管子金相组织完全老化，碳化物在晶界析出呈链状，说明管子存在长时过热特征。从金相组织分析，爆口及爆口附近T23管材金相组织严重老化，抗拉强度和屈服强度低于标准要求，材质劣化，符合长时过热特征。T23管材在570℃以上长期运行存在提前老化失效。内壁氧化皮实际测量为0.58mm，推算壁温当量温度603℃，说明管壁实际温度偏高。同一管圈老化不均匀，部分区域内外壁氧化皮的增厚影响管子传热，导致氧化皮较厚的区域实际壁温较其他区域有所升高，提高30～50℃，氧化皮较厚区域的温度为600℃，与计算壁温一致。

由于超温会导致氧化皮增厚速度加快，进一步恶化传热，导致管子内外壁氧化加剧，同时氧化腐蚀造成管子减薄，超温导致强度降低，最终管子强度不足，发生爆管。失效受热面管理化检验送样分析。爆口所在管子金相组织完全老化，碳化物在晶界析出呈链状，内壁氧化皮最大为0.58mm，推算壁温当量温度603℃，抗拉强度和屈服强度均低于标准要求，均说明管子存在长时过热特征。

根据对现场19排内2、内3、内8圈疑似爆口管材的送样金相分析对比，19排内2圈U型弯出口段焊缝上1500mm处材质金相组织为回火贝氏体，组织完全老化，贝氏体花纹不可见，碳化物向晶界聚集成链状，尺寸粗化，硬度偏低。

（三）7月16日爆管原因

7月16日爆管的高再为新更换的T91管子，爆管有明显涨粗，涨粗最大值82mm，涨粗量达26%，推测为异物堵塞导致管内循环不畅，排查氧化皮堵塞，对爆管的管子进行内窥镜检查，未发现氧化皮堵塞，没有发现内壁氧化皮翘起或大量脱落堆积，进口、出口集箱也未发现氧化皮，受热面目前没有大量氧化皮的生成和脱落现象。

爆口及附近管子进行化学成分光谱确认，17屏内1、2、3根管均为T91材质，所用材料正确。对高温再热器进、出口集箱及17屏内1、2、3根管进行全面的内窥镜检查，未发现明显异物堵塞，氧化皮少量脱落。对爆管的管子进行内窥镜检查，未发现氧化皮堵塞，可以怀疑是爆管瞬间被高压蒸汽吹掉，其他没有爆管的管子进行了割管做内窥镜检查，没有发现内壁氧化皮翘起或大量脱落堆积，进口、出口集箱也未发现，说明整个受热面目前没有大量氧化皮的生成和脱落现象。

经现场调查及实验模拟，分析T91焊接时为避免管内空气流动，并进行充氩，防止焊缝氧化，采用了卫生纸等非水溶纸封堵管子，过于密实，并且一条管路更换焊口就有6道，12个堵点，所堵塞的纸量过大，焊后热处理未按规定时间完成，而是采用火焰烘烤的简易方式，时间短，不足以烧损堵纸。通过现场试验发现，卫生纸堵在管内不易烧损。抢修恢复后未进行水压试验，塞纸没有机会溶化冲走。高温再热器连接出口集箱的管子在进入大包后规格由Φ63.5×4mm变径为Φ44.3×4mm，管径变小，塞纸在变径处会导致堵塞。造成机组起机时管内蒸汽不流动，形成堵塞，引起超温胀粗爆管。

四、暴露出的问题处理及防范措施

高再管道受热面设计上选用了T23+T91+TP347H的材料组合。由于T23材料达不到设计要求，使用在此位置等级偏低，不能满足实际温度要求，该材料在此温度下运行存在加速老化的问题。T23材料更换不彻底，仅对高温再热器温度最高的区域进行了更换，存在安全隐患。

机组抢修焊接时，施工条件存在较大困难，机组未完全冷却，管内空气流动影响焊缝成型及氧化，焊接操作难度大，焊接时未严格按照要求采用水溶纸对管子进行封堵充氩保护，造成管内堵纸较多，造成堵管。

做好逢停必检防磨防爆检查工作。严格监督机组启停机过程温度管控，并监督运行时管壁超温工作。保证后续运行安全。完成高再更换工作，彻底解决管材运行温度受限的问题；增加足够数量的壁温监视测点。

参考文献：

[1]电站锅炉制粉系统的防爆措施，内蒙古电力技术，1996年第3期

[2]DL/T466-2004电站磨煤机及制粉系统选型导则

作者简介：

刘恩生，1976年生，男，毕业于西安交通大学热能系，高级工程师，主要从事锅炉技术管理工作。