某電廠鍋爐啟動過程中水冷壁泄漏原因分析

陳俊彬

（福建省鴻山熱電有限責任公司 福建泉州 362712）

某電廠鍋爐啟動過程中水冷壁泄漏原因分析

陳俊彬

（福建省鴻山熱電有限責任公司 福建泉州 362712）

針對福建某電廠鍋爐啟動過程中發生的一起水冷壁泄漏事件，采用外觀檢查、化學成分分析、金相檢測等手段，對泄漏水冷壁管進行檢測分析，找出泄漏原因并提出解決對策，結果表明，熱應力和焊接殘余應力是本次水冷壁泄漏的主要原因。

水冷壁管；泄漏；熱應力；焊接殘余應力

1 事故經過

福建某電廠2臺600MW鍋爐系哈爾濱鍋爐廠制造，其螺旋水冷壁采用規格為Φ38×7.3mm的15CrMoG鋼管。2014年10月10日15時30分，#1鍋爐點火啟動，16時50分，現場檢查發現在鍋爐零米干渣機尾部有異常的水跡，按照水跡到右側水冷壁進行檢查，發現在C5吹灰器靠爐后部位有一根管泄漏。隨即鍋爐停運（停運時水冷壁壁溫180℃，壓力0.97Mpa）轉搶修。搶修期間對該泄漏管件進行了更換，同時對左側水冷壁相似區域進行了檢查，未發現異常。自運行許可到搶修結束總計耗時20.5h，#1機組于10月12日14時40分點火啟動。

2 泄漏樣管檢測

2.1 宏觀檢查

對泄漏管子進行宏觀檢查，泄漏水冷壁管外觀無明顯脹粗、鼓包、變形、減薄、腐蝕等現象。經表面著色探傷檢查，發現內壁有軸向開口裂紋，裂紋位于內壁周向管子對接焊縫的熱影響區，同時也是軸向鰭片焊縫的熱影響區，裂紋長約10mm，裂紋處橫截面上肉眼可見兩條平行裂紋，并且都是沿徑向發展，一條起源于內壁，另一條起源于管材中部（如圖1）。

圖1 泄漏管子宏觀檢查

2.2 化學成分分析

對泄漏水冷壁管母材進行化學成分分析，結果如表1所示。

表1 泄漏水冷壁管母材化學成分分析

檢測結果，泄漏水冷壁管母材的化學成分符合GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》中對于15CrMoG鋼管的要求。

2.3 金相檢測

切取泄漏水冷壁管樣開裂處橫截面一圈制作成金相試樣，使用硝酸究竟溶液侵蝕，在金相顯微鏡下觀察，金相組織見圖2～圖6。

圖2 起源于內壁的開口裂紋200×

從微觀金相圖可以看出，該泄漏管子開裂處位于周向管子對接焊縫和軸向鰭片焊縫的熱影響區重疊處，該處橫截面金相組織為珠光體+鐵素體+碳化物，珠光體球化級別為3級，屬于輕度球化（如圖3、4）。

圖3 裂紋附近金相組織200×

圖4 起源于內壁的開口裂紋500×

該管主裂紋起源于內壁（如圖2），主裂紋附近組織中有密集微裂紋，微裂紋方向與主裂紋一致（如圖5、6）。

圖5 主裂紋附近的微裂紋200×

圖6 主裂紋附近的微裂紋500×

2.4 檢測結果分析

泄漏管子檢驗的結果，化學成分符合國家標準，外觀沒有存在明顯脹粗、鼓包、變形、減薄、腐蝕等現象，微觀金相的檢查結果，組織雖然發生輕度球化，仍在正常狀態。主裂紋大端和眾多微裂紋均位于管子內壁，且方向相同，判斷為應力拉裂，初始裂紋從內壁發生并擴展，最終導致管子泄漏。

3 泄漏原因分析

3.1 泄漏時點分析

該鍋爐自10月7日上午5點多就上水完畢，一直到10月10日發現泄漏前并沒有進行放水，而鍋爐直到10月10日啟動后一個多小時才發現漏水，由此可以判斷管子泄漏是發生在鍋爐啟動過程中。

3.2 泄漏位置分析

如圖7所示，泄漏點位于C5短吹附近，與螺旋水冷壁張力板的槽型鋼邊上，而張力板與槽型鋼正是用于懸掛螺旋水冷壁的結構件，承擔著整個螺旋水冷壁的巨大重量。因此槽型鋼附近的管子承受著較大的拉應力。