火電廠高溫再熱器SA-213TP310HCBN（HR3C）管材爆管技術管理探討

楊有文

（神華神東電力重慶萬州港電有限責任公司，重慶 404027）

火電廠高溫再熱器SA-213TP310HCBN（HR3C）管材爆管技術管理探討

楊有文

（神華神東電力重慶萬州港電有限責任公司，重慶 404027）

在火電廠中，高溫再熱器的主要作用是將已經完成做功的低壓蒸汽進行再次加熱，從而實現循環利用，提升電廠熱效率，同時也可以將汽輪機末級葉片的蒸汽溫度控制在合理范圍內，完成對汽輪機葉片的保護。本文以1050MW超超臨界機組為例，對其高溫再熱器SA-213TP310HCBN（以下簡稱HR3C）管材的爆管問題進行了分析。

火電廠；高溫再熱器 ；HR3C管材；爆管；原因

就目前現狀而言，火電廠鍋爐運行的各類事故頻發。受熱面爆管占比最大，這主要是由于鍋爐管道內部處于且將長期處于高溫高壓的惡劣環境當中，與此同時，其外部管道也遭受到高溫煙氣的腐蝕與侵害。這不僅會對于鍋爐的使用壽命以及正常運行產生惡劣影響，事故發生后更會對于火電廠的經濟效益以及社會效益產生負面效應。因此，這便要求采取有效的防治措施，并以此預防鍋爐管道的爆裂以及泄漏，進而有效保障鍋爐設備以及全體員工的安全。

案例：某火電廠1050MW超超級臨界機組，最大連續蒸發量達到3035t/h，過熱器出口的蒸汽溫度為605℃，蒸汽壓力29.3MPa，再熱器出口的蒸汽溫度達到623℃，蒸汽壓力5.8MPa。2015年4月，鍋爐高溫再熱器HR3C管道出現爆管事故。

在高溫再熱器管道中，采用的是HR3C管材，其主要成分為25Ci-20Ni-Nb-N，是在TP310的基礎上加入了Nb和N形成的一種奧氏體耐熱鋼，具有良好的抗高溫煙氣腐蝕能力和抗高溫蒸汽氧化能力。且在該機組中，高溫再熱器管道通過滑動副（定位塊）的方式進行連接，構成緊密的互鎖結構，能夠有效限制管道的移動和變形，防止機組運行中出現飛灰磨損以及碰磨現象出現，而在機組運行環節，受啟動/停止以及運行參數波動的影響，管道的變形和膨脹應力不一致，相互之間形成了外加作用力，與蒸汽引發的工作應力以及焊接殘余應力疊加在一起，集中在接頭位置，使得焊縫根部的熱影響區域應力水平較高，容易引發開裂問題，而一旦開裂，在應力的作用下裂紋發展的速度極快，換言之，焊縫根部位置高度集中的應力，極有可能是此次導致爆管問題的力學原因。不過，爆管后至停機時間較長高溫再熱器管道損傷較為嚴重，因此無法確切判斷其爆管原因。因此，這里結合該機組的實際情況，對HR3C管材的爆管原因進行分析。

1 管材超溫

1.1 管道超溫的原因分析

指在運行過程中，管材短時溫度超出材料的承受極限，或者長時期處于超溫運行狀態，導致爆管問題。對機組進行分析，發現水冷壁存在比較嚴重的積灰問題，爐膛出口位置的煙氣溫度相比較設計溫度更高，導致了主汽溫和再熱汽溫的升高。

緩解管道超溫現象的出現有可能是多重因素所導致的，將其主要原因歸納為以下幾個方面：（1）管道出現嚴重積灰的現象定會對于管道超溫埋下伏筆。（2）煤粉過粗會使得整個鍋爐的燃燒時間持續延長，而時間延長必定會導致鍋爐管道超溫現象的出現。（3）當鍋爐啟動過程中再熱器內存在積水，若此時鍋爐開始燃燒，必定會使得積水快速蒸發，進而在形成水塞的同時，致使鍋爐部分管道出現超溫現象。（4）當鍋爐爐膛火焰位置不科學，必然會造成鍋爐爐膛的出口煙氣溫度形成較大的偏差，進而使得鍋爐部分管道發生超溫的現象?？偠灾?，這一系列的因素必定會致使鍋爐出現超溫現象，及時采取鍋爐超溫的防治措施刻不容緩。

1.2 鍋爐管道超溫防治措施

首先，盡量保證鍋爐煤粉的精細度，并以此將煤粉燃燒時間縮短，減少鍋爐出現三次以上的風帶過量煤粉的產生，并有效防止鍋爐不完全燃燒情況的發生；如果鍋爐機組處于負荷升降頻繁的不利狀態，相關工作人員應當及時地進行滑壓運行，并以此避免鍋爐管道出現超溫；定期對鍋爐管道采取吹灰、除焦等防護措施，以此保障鍋爐管道受熱面的清潔；對于前后墻對沖燃燒器的鍋爐，在其運行過程中二次風主要實行等比分配的形式，并以此糾正鍋爐爐膛火焰偏差，避免鍋爐管道超溫現象的出現。

為了降低鍋爐管道溫度過高對生產進行的影響，在管理上應當加強對鍋爐管道的監督和檢測，對鍋爐的溫度進行及時檢測，采取增加測點方式對管排進行多點分布監督，及時發現溫度的異常變化，對于出現管道超溫時及時采取應對措施，避免因為鍋爐管道溫度過高導致爆管，引起機組非停。

2 管道焊接質量

在分析大量數據資料后發現在火力發電廠事故中，鍋爐泄漏事故的發生率高達60%～70%，而究其主要原因一般在于鍋爐管道的焊接出現瑕疵。而鍋爐焊口出現問題的客觀原因為以下四方面。（1）一般由于焊口質量不佳，出現裂紋或氣孔，然而探傷過程中未發現此問題。（2）在管道對口過程中，出現錯口、折扣等現象，致使焊口出現拉裂等現象。（3）在管道的質量與焊材質量，管道材質與原始材質出現偏差，導致出現異種鋼焊接但焊絲選用不對，致使焊口出現裂紋等較為嚴重缺陷，探傷過程中亦未發現此問題。（4）管道附件滑動副（定位塊）等焊接過程中，焊縫出現咬邊、裂紋等現象但檢查未發現此問題。鍋爐焊接質量較差的人為因素：由于工作人員的疏忽大意以及僥幸心理，導致在安裝或是檢修的過程中降低了鍋爐的金屬強度，進而使得管道的承壓能力大大降低，最終可能導致爆管現象的出現。

鑒于焊接水平的重要影響，需要火電廠管理人員考慮到不同地區的溫度和環境因素，在管道的正常變形和膨脹范圍內進行施工，避免受氣溫和濕度的影響出現爆管，前期的設計和后期的定期維護都可以在一定程度上減少這類安全隱患的出現。

正是因為管道焊接質量對安全生產產生極大的隱患，所以需要管理人員在管道焊接質量的問題上加大重視，在采購環節中首先需要對管道的材質嚴加管控，在驗收過程中加大光譜檢測力度，其次需要在焊接完畢后加大探傷力度，及時發現問題，對可能存在的影響進行及時處理，避免因為人為因素造成作業中的安全隱患。

3 鍋爐正常運行過程中的飛灰磨損

近幾年來，由于我國煤炭市場供求關系的日益緊張，我國的煤價也由此不斷增長。而就此導致的是燃煤質量的逐漸降低。并且伴隨著國家去產能的不斷深入，煤礦資源開發腳步的逐漸放緩，使得電煤形勢日益緊張。

飛灰磨損帶有一定的不可控性，所以在管道迎風面、煙氣流場較強、易形成煙氣走廊的管道處，應采取防磨措施，對管道加以保護，且應當采用較為敏感的煙道檢測系統，隨時對管道內的煙、粉塵進行檢測。并應盡量控制煤炭采購中煤炭的質量，盡量防止飛灰對管道的磨損。

4 設計可能存在少許問題

在鍋爐的設計過程中往往存在許多問題，主要表現為設計者或者設計單位沒有充分考慮到各承壓部件的位置，雖然過硬的基礎設計能進一步緩解這個問題，但是在設備的具體安裝過程中仍然會因為安裝現場的實際情況受到位置的限制，最終影響到鍋爐的質量水平。就目前形式而言，鍋爐廠一昧地追求經濟效益，導致設施的安裝流程缺乏科學的規范，使得鍋爐的安裝時間明顯縮短的同時，嚴重威脅到鍋爐質量的問題。與此同時，這樣的安裝操作會導致管道并沒有按照具體規定工藝給每一個焊口都留有相應的足夠的位置，使得鍋爐設備在正式投入生產之后會明顯地暴露出一系列的質量問題，進而影響整個企業的經濟效益。

設計方面的影響需要火電廠管理人員在審核設計的同時，要考慮到實際生產過程中的諸多因素，避免設計中提出的方案與實際生產脫產，影響安全生產運行。

5 結語

在火電廠生產中，由于本身的工作條件，高溫再熱器管道存在著爆裂的隱患，會影響電廠的正常穩定運行。對于管理人員和技術人員而言，應該對管道爆裂的原因進行深入分析，對引發爆管問題的原因進行有效應對，從而保證機組的穩定可靠運行。

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[3]陳春華.火電廠鍋爐四管泄漏成因及其預防和改造技術設計[J].設計周刊，2011，25（04）：51-56.

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