超超臨界鍋爐水冷壁垂簾管斷裂原因分析

宮偉基 王勇剛

摘 要：針對某廠超超臨界鍋爐水冷壁垂簾管斷裂后的失效管段，進行了宏觀、硬度、金相及電鏡分析，結(jié)合現(xiàn)場情況，分析爆管斷裂原因，并提出處理措施。

關鍵詞：超超臨界；垂簾管；斷裂

中圖分類號：TK223.31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0173-02

0 引言

某廠一號機組為670MW超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機組，鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。

鍋爐額定蒸汽出口壓力29.3MPa，過熱蒸汽出口主蒸汽溫度605℃，最大連續(xù)蒸發(fā)量1968t/h，最終鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量（B-MCR）與汽輪機的VWO工況相匹配。

1 事故經(jīng)過

1.1 事前工況

某年10月25日該廠一號機組試運調(diào)試期間，5時30分，該機組有功負荷500MW，B、C、D、E、F制粉系統(tǒng)運行，送風機、汽動引風機、一次風機運行，汽動給水泵運行。

運行人員發(fā)現(xiàn)爐管泄漏檢測系統(tǒng)多點報警，就地檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐爐膛內(nèi)有明顯泄漏聲，鍋爐63米前墻人孔門處聲音最大，工作人員判斷為爐管泄漏。請示省調(diào)批準降參數(shù)停機，依次停止F、E、D、C、B制粉系統(tǒng)，滑降汽壓至9.8Mpa，7時42分鍋爐熄火。

1.2 檢查情況

停爐冷卻后，自鍋爐63.5米處人孔門進入爐膛。檢查發(fā)現(xiàn)，后水垂簾管自爐左至爐右第19排，自爐前向后數(shù)第3根斷裂，斷裂位置在廠家焊口上部約400mm處呈爆裂形狀斷裂如圖1、圖2所示，同排左右兩側(cè)管路變形脫離定位卡，自爐左的流體定位管亦脫離定位卡。

取樣管段表面存在輕微氧化現(xiàn)象，爆口母材有缺失，壁厚減薄不明顯，如圖3所示。

2 檢驗情況

2.1 光譜檢驗

對斷管的上下段及焊縫進行光譜分析，符合材質(zhì)標準要求（水冷壁垂簾管材質(zhì)：12Cr1MoVG，規(guī)格：φ35×6.2mm）。

2.2 內(nèi)窺鏡檢查

使用內(nèi)窺鏡對泄漏的水冷壁垂簾管內(nèi)部檢查，未發(fā)現(xiàn)異物。

2.3 厚度測量

對周圍其它管子進行超聲測厚，最低值為5.8mm，一般為6.0mm左右，符合要求。

2.4 管子蠕變測量

使用游標卡尺對周圍懷疑的管子進行蠕變測量，最大值為35.74mm。滿足DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督規(guī)程》9.3.19條“低合金鋼管外徑蠕變應變不大于2.5%”的要求。

2.5 硬度檢測

對割取的管樣采用里氏硬度計進行硬度檢測，硬度值如表1所示。符合DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督規(guī)程》要求的“HB135-195”。（因管段無法固定，實際測量存在偏差，一般測量值較實際偏低。）

2.6 現(xiàn)場覆膜金相分析

共做三個部位，如圖4中a、b、c共3點母材進行金相檢驗。組織均為貝氏體+鐵素體，按照DL/T773-2016《火電廠用12Cr1MoV鋼球化評級標準》球化評級為2～2.5級，屬于正常組織。

a、b兩點金相組織分別如圖5、圖6所示。

2.7 電鏡分析

對斷管取樣，委托西安熱工院監(jiān)督部進行掃描電鏡分析，如圖7、圖8所示。內(nèi)外壁均存在裂紋源顯示，瞬斷區(qū)韌窩明顯。

3 分析與討論

（1）垂簾管位于折焰角后部，沿水平煙道垂直布置。考慮部件結(jié)構(gòu)情況，垂簾管存在上下拉伸受力，該管斷裂部位為原始母材管段；斷口為脆性斷裂。

鍋爐運行中定位裝置或夾持結(jié)構(gòu)不當，使管子產(chǎn)生高頻次的震動，在該部位易形成高周機械疲勞，其斷裂特征為沿管子橫斷開裂。電鏡分析管材存在內(nèi)外裂紋源，符合疲勞破壞的特征。

管材可能存在的原始缺陷也是導致爆管的誘因之一。

（2）施工中可能存在的強力對口，造成管排內(nèi)各管受力不均，爆破管受拉伸力較大。

（3）由于表面有輕微氧化皮，考慮到運行時間較短，不能完全排除異物阻塞造成過熱的可能。內(nèi)窺鏡延伸檢查管內(nèi)無異物，不排除異物已隨爆口排出。

4 處理措施

（1）對泄漏的垂簾管自變形嚴重處向下約9米管段進行更換，換管全部焊口射線檢測合格。（2）對泄漏的垂簾管屏內(nèi)兩根變形出列管以及定位管進行整理歸位。（3）對泄漏點附近吹掃范圍內(nèi)的管道進行全面測厚、脹粗排查，未見異常超標現(xiàn)象。（4）考慮該管為受拉斷裂，對該管上部聯(lián)箱接管座焊縫進行檢查未見異常。

參考文獻

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