三菱MB-FRR型鍋爐2次爆管原因分析與處理

邱玉田

（大唐淮北發電廠第四檢修公司 安徽淮北）

一、前言

電力工業建設的快速發展，使各種類型的大容量火力發電機組不斷涌現，多種類型的鍋爐結構及運行更加趨于復雜，也將導致各管內的流量與吸熱量發生較大變化。當工作在惡劣條件下的承壓受熱部件的工作條件與設計工況偏離時，就容易造成鍋爐爆管。嚴重影響到鍋爐的安全和經濟運行。針對電廠鍋爐過熱器等爆管現象，從鍋爐過熱器系統的結構特性、爆口金相及爐內燃燒等方面進行分析，提出解決爆管的技術方案，建議在鍋爐檢修中實施，消除鍋爐爆管隱患，提高機組運行安全性。

二、鍋爐3級過熱器爆管原因分析

1.基本情況介紹

某發電廠B號鍋爐為三菱MB-FRR型亞臨界、中間再熱、強制循環、單爐膛、懸吊式燃煤鍋爐，2000年3月投入運行，2013年8月和11月，連續2次發生爆管，鍋爐停爐檢查，發現3級過熱器因超溫爆漏。

2.檢查與分析

（1）3級過熱器爆管爆口位置。根據現場檢查結果初步分析判斷，原爆口位置在第21屏第17根管，吹爆了第12根管。爆口管子材料為T23，規格Φ48.6×6.4 mm。爆口呈喇叭狀，爆口撕裂面較為平整，邊緣是鈍邊、鋒利；管壁無明顯減薄，管子內壁有明顯氧化皮，顏色發黑。

（2）現場吹損管子壁厚度測量。對相臨其它管道進行壁厚測量結果如下。測量10根管子，壁厚為5.9～6.1 mm，其中有4根壁厚小于或接近理論最小壁厚。由于不滿足最小壁厚的要求，需要換管。直接出現吹損及爆管或吹損嚴重也需要換管。

（3）管子內窺檢查與脹粗測量、割管取樣檢查。管子水平段有異物堆積和氧化皮脫落痕跡，個別管子垂直段向上有氧化皮脫落痕跡，部分水平段有異物。通過對管子外徑進行測量，發現有外徑達到了52 mm，脹粗量達2.9%，超過了GB/T 438-2009規定的2.5%限值標準，需要換管。

（4）成分檢驗。對新換的管子和爆管的管子進行直讀光譜成分分析試驗，9根管樣，兩種材料（T23、T91）化學成分、硬度、機械性能均在ASME規定的成分范圍內。同時對爆口附近金相、硬度和光譜檢查，沒有發現明顯老化。

（5）各項檢查分析。經過對爆口的現場觀察，其宏觀特征呈喇叭狀，爆口撕裂面較為平整，邊緣是略為鋒利；管壁無明顯減薄；管子內壁有明顯氧化皮，顏色發黑；為明顯的短期過熱爆管特征。爆口附近金相、硬度和光譜檢查，沒有發現明顯老化。割管后對管子進行內窺檢查，發現有明顯的氧化皮脫落的痕跡。鍋爐3過熱器運行超溫幅度較大，并且負荷變化頻繁，很可能造成管內氧化皮片狀脫落。綜上檢查和分析認為，此次爆管為氧化皮脫落和異物堵塞造成蒸汽流量減少，短期過熱所致。

3.結論（設備更換與處理）

檢查鍋爐3過熱器下彎頭的堆積情況，發現細小氧化物堆積量達1/8～1/4d的應予清理，發現大片狀氧化物堆積進行清理。檢查鍋爐3過熱器進口節流圈，發現有異物予以清理。割管后，對剩余管段（特別是進口側）進行內窺檢查，一直查到節流圈，對發現有氧化皮脫落痕跡的剩余管段給予更換。根據情況，必要時可用T91替換T23管材。

對運行工況提出要求，盡量不要超溫，啟、停爐時嚴格控制壁溫的升降速度。增加必要的壁溫測點并在運行過程中加強對壁溫測點的監視。機組啟動后，要定期檢查4管泄漏系統的監測數據，一旦發現數據異常，及時安排檢修人員到現場檢查確認鍋爐是否發生爆管。

三、1號鍋爐中隔墻下聯箱疏水管爆漏分析

1.事故經過

某廠1號鍋爐于2013年10月18日20時，發生中隔墻下聯箱（即低過進口聯箱）疏水管爆漏事故，爆口位于聯箱下部直段與彎頭對接焊口處下方約168 mm處。18日20時，1號機組加負荷過程中爐膛冒正壓至798 Pa，巡檢人員在省煤器附近聽到異常聲音，經現場檢查確認為尾部煙道區域存在蒸汽泄漏。次日停爐。后進入爐內進行檢查，發現低壓再熱器通道內中隔墻下聯箱左數第五根疏水管爆管，并吹損減薄了附近省煤器管共28根，其中5根管已破裂。疏水管爆口位于下部直段與彎頭對接焊口下方約168 mm，初始爆口位于鍋爐左前側，為縱向爆口。從初始爆口處管子橫向撕裂，裂口朝向鍋爐后側；爆口距聯箱管座約1500 mm。爆管材料為20G，規格Ф76×10 mm。

2.爆管原因分析

（1）現場測量檢查分析，本次爆管原因為材料等級偏低和運行中煙溫偏高，計劃大修中更換為12Cr1MoVG材料管子。對中隔墻下聯箱疏水管進行脹粗測量分析：從脹粗測量結果來看，爆漏管脹粗嚴重超標，超標管段也是上次更換的管段；其它3根疏水管有輕微脹粗。 從爆管管段脹粗情況和爆口形貌來看，本次爆管仍是由超溫過熱引起的爆管。

（2）從設計方面分析，1號鍋爐中隔墻下聯箱疏水管位于省煤器進口煙道內，管壁溫度與煙氣溫度接近，按設計材料和參數（壓力18 MPa，溫度476℃）計算，理論計算壁厚為13.96 mm，而設計疏水管壁厚為10 mm，且設計煙溫476℃已超出20G允許長期使用溫度。因此設計方面存在材料等級偏低、熱強度不夠的問題。設計管材規格等級偏低，所以過熱爆漏。

（3）對鍋爐運行情況分析，長期高負荷運行，該疏水管區域（省煤器進口煙道）DCS煙溫測點顯示值平均在470℃以上，在升負荷過程中經常出現煙溫超過490℃的情況。由于該處煙溫測點布置在兩側墻伸向爐內約800 mm，因此測量的溫度為靠兩側墻處煙溫，爆管所處煙道中部煙溫要比兩邊高20～30℃，已大大超出20G材料鋼管的使用極限溫度。運行過程中煙溫偏高是引起過熱爆漏的直接原因。

總之，1號鍋爐中隔墻下聯箱疏水管爆漏原因，為設計管材規格等級偏低和運行過程中煙溫偏高而造成的超溫爆管。

3.結論（設備檢修處理）

將中隔墻的下聯箱疏水管，更換為15CrMoG或12Cr1MoVG材料，更換前進行強度計算；對同類型鍋爐相同位置疏水管也存在爆管隱患，在鍋爐運行過程中對省煤器進口煙溫進行嚴格控制；利用鍋爐的停機機會進行相同的處理，避免此類事故再次發生。