末級過熱器爆管在超臨界600MW機組鍋爐中發生的原因和防范措施

賈晉龍

國網能源電力檢修工程有限公司

末級過熱器爆管在超臨界600MW機組鍋爐中發生的原因和防范措施

賈晉龍

國網能源電力檢修工程有限公司

目前，超臨界600MW機組已經成為了火力發電的主流。但與此同時，數目巨多的鍋爐末級過熱器爆管事故對電廠的運行造成很大的障礙。因此，本文將首先對超臨界600MW機組鍋爐服役現狀和構造進行簡介，并通過對于多個600MW機組鍋爐爆管的案例進行分析，得出鍋爐爆管的原因，最后提出幾點防護措施，希望可以降低安全事故的產生。

末級過熱器；超臨界600MW機組鍋爐；爆管

超臨界600MW機組是電廠發電的主力機型。其中中國國產第一代超臨界600MW機組其構造和材料性能的分析將對我們對鍋爐爆管現象的研究具有重大的指導意義。而國產第一代超臨界鍋爐制作公司主要以東方鍋爐廠有限公司、哈爾濱鍋爐廠有限公司、上海鍋爐廠有限公司為主。

一、鍋爐末級管器材服役現狀及構造簡介

（一）鍋爐末級管器材服役現狀

據不完全統計數據表明，在運行8000h~15000h后東鍋、哈鍋會逐漸出現末級過熱器TP347H鋼管的下彎頭發生內壁氧化膜脫落的堆積的現象，進而進一步增大了管子因為短時過熱而出現超臨界600MW機組鍋爐末級過熱器爆管的現象。大多發生在鍋爐啟動的10~48h內。而上鍋在運行僅僅6000~10000H內時級過熱器T23鋼管的下彎頭發生內壁氧化膜脫落的堆積的現象，導致了出現管子因為短時過熱而出現超臨界600MW機組鍋爐末級過熱器爆管的事故。在運行達到28000h時，又會出現末級過熱器T91鋼管內壁氧化膜增厚的現象，或者出現內壁氧化膜脫落的堆積導致管子因為短時過熱而出現鍋爐末級過熱器爆管的現象。

（二）鍋爐末級管器材構造簡介

東鍋、哈鍋的末級過熱器大量使用了TP347H鋼管，而且設計滿足末級過熱器管屏布置在折焰角上方，受輻射熱影響很大，因為管內膜生長和剝落易產生末級過熱器爆管。在上鍋中僅一圈使用TP347H鋼管，末級過熱器管屏布置在水平煙道的尾部，不大容易受到輻射的影響。氧化膜生長和剝落造成的爆管概率較小。

二、末級過熱器爆管在超臨界600MW機組鍋爐中發生的原因

（一）長期過熱

過熱器管壁的溫度長期大于被允許的合適溫度卻又低于材料能夠承受的極限溫度時候，過熱時間增長會導致過熱管壁厚變薄，最后在最薄的部位發生爆管現象，這種現象就被稱為長期過熱。

在長期過熱導致的爆管現象中主要分為三種類型：1、高溫蠕變型，2、氧化裂紋型，3、氧化減薄型。前兩種多發生在末級過熱器的向火面，后者則多發再熱器中。

（二）短時過熱

在極短的時間內，過熱器管壁的溫度大于材料能夠承受的極限溫度的時候，造成材料降低進而導致在壓力作用下爆管的現象被稱為短時過熱。由于其本身的特性，短時過熱多發生在能夠直接與火焰接觸的向火面與受到熱輻射最為嚴重的過熱器受熱面。

（三）汽測氧腐蝕

水中的氧含量和PH值發生變化時會使得因為腐蝕導致爆管的現象被稱為汽測氧腐蝕。由于氧本身的去極化特性，在電化學的作用下，管內的鈍化膜會發生破裂的現象形成腐蝕介質，最后再循環應力的情況下發生爆管。

（四）熱疲勞

鍋爐反復啟停的狀態下會導致熱應力和振動的產生最后引起交變力而出現的疲勞損壞的現象被稱為熱疲勞。熱疲勞主要發生在管子高熱流區域的外表面。其原因是腐蝕后，熱超溫導致強度降低。

三、超臨界600MW機組鍋爐末級過熱器爆管防范措施

（一）管材升級改造建議

考慮到管材抗蒸汽氧化的特性，對于T23鋼管來說，最高使用壁溫應控制在570攝氏度以內，T91鋼管則最嗨控制在600攝氏度以內。在600攝氏度以下的臂下彎頭部位應該使用奧氏體不銹鋼，而溫度范圍在600~640時最好選用TP347H鋼材，但是都必須經過內壁噴丸處理。對于過熱較快的下彎頭檢測要選用速度快的磁性檢測。同時，管外徑應該是管平最內圈的曲率的1/3.

(二）預防過熱器爆管策略

1.預防長期過熱

在預防長期過熱中，必須對于末級過熱器長期過熱的類型區分才能起到有效的預防作用。對于高溫蠕變型來說，要注意的是改進末級過熱器受熱面積，防止局部過熱的產生。

2.預防短時過熱

短時過熱的處理方法與在長期過熱中的高溫蠕變型的預防極其相似。最重要的都是通過對于過熱面和異物清理來降低導致局部受熱的可能性。

3.預防汽測氧腐蝕

對于預防汽測氧腐蝕來說，防止氧化和注意停爐保護是重中之重。在鍋爐一開始啟動時要進行化學處理，消除異物，進而在鍋爐內部形成氧化膜。同時還要注意對于水的ph值的檢測。

4.預防熱疲勞

一旦產生交變應力的次數過多，會使得鍋爐末級管熱疲勞的概率明顯增大。因此，對于交變應力頻繁的構建地區必須采取適當措施。避免鍋爐的頻繁啟停，機械的強力振動。或者可以通過改變和調整運行參數，降低溫度變化幅度。

結語

對于過熱器爆管的研究對我國的火力發電來說具有非常重要的意義。一方面我們應該進一步加強對鍋爐的性能改進，日常的安全維護，另一方面我們更應該做好防范措施，對于鍋爐進行實施監控，加大巡視的力度。只有這樣，我們才能從真正意義上降低超臨界600MW機組鍋爐末級過熱器爆管的現象發生的概率。

[1]趙慧傳,孫標,楊紅權,等.超臨界600MW機組鍋爐末級過熱器管材服役現狀分析及改造建議[J].熱力發電,2013,42(1).

[2]岳海鵬.600MW超臨界機組鍋爐過熱器爆管原因及預防分析[J].中國科技縱橫,2012,(8):58-58.

[3]張繼文,袁燕明,廖偉輝.超臨界600MW機組鍋爐高溫過熱器爆管原因分析及預防措施[J].熱力發電,2010,39(6):85-87.

賈晉龍（1980-），男，漢族，山西省晉城市陽城縣人，2003年6月畢業于重慶大學熱能與動力工程學院，大學本科學歷，學士學位，2003年7月進入河南焦作電廠工作，2003年7月至于2004年7月從事鍋爐運行工作，2004年8月任鍋爐檢修分公司制粉班技術員，2008年1月任鍋爐檢修專責工程師，2010年3月任鍋爐檢修分公司副經理，2012年3月任鍋爐檢修分公司經理，2013年分別任國網能源電力檢修工程有限公司檢修工程部副經理，檢修工程二部副經理，2014年2月任檢修一部黨支部書記兼副經理。