關于火力發電廠鍋爐再熱器集箱裂紋原因分析及預防措施

王冬冬

摘? 要：該文通過對火力發電廠鍋爐再熱器集箱裂紋的具體觀察檢測，發現再熱器集箱出現一些缺陷和多處裂縫，最嚴重的裂縫長達50mm，嚴重影響著火力發電廠的安全性。在更換破損的再熱器集箱之后，通過對更換下來的集箱進行具體的檢查，結合電廠鍋爐再熱器的具體位置結構，對再熱器集箱產生裂紋的具體原因進行了分析，得知再熱器集箱出現裂紋的主要原因是溫度分部不均勻，出現裂縫部位局部溫度過高，加之部分應力分布不均導致。在分析了產生裂縫的主要原因之后，該文提出了一些能有效改善這一現象的具體措施，減少因為再熱器集箱裂縫而對火力發電廠造成的損失，有效提高經濟效率，同時也為其他火力發電廠出現的類似問題提供了一個解決良策。

關鍵詞：火力發電廠鍋爐? 再熱器? 預防措施

中圖分類號：TK26 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0028-02

1? 火力發電廠鍋爐再熱器集箱出現裂紋的原因分析

（1）文中檢測分析的鍋爐是某廠生產的1795t/h直流鍋爐，這是一款超超臨界變壓運行直流鍋爐，鍋爐為單爐膛、Π型布置，配低NOX主煤粉燃燒器，分級燃燒技術，反向墻式切圓燃燒方式。鍋爐爐膛采用內螺紋管、垂直上升膜式水冷壁、循環泵啟動系統、一次中間再熱，調溫方式除水/煤比外，還采用煙氣分配擋板、燃燒器擺動、三級噴水或事故噴水等方式。鍋爐為平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構。鍋爐內部的爐膛主要有高溫再熱器和低溫再熱器這兩部分組成，低溫再熱器的煙道管子直徑為60mm，管壁設計厚度為5mm，高溫再熱器的煙道管直徑為75mm，管子的設計厚度為6mm，材質為12Cr1MoVG。

（2）通過現場的觀察分析，出現的裂縫集中在再熱器集箱的頂部與放熱器管相交的部位，如圖1所示。經過具體的實際測量發現，集箱外部裂縫的長度達到了50mm，內部呈放射性的開裂方式，長度達70mm，而且不僅在集箱外部發現了裂縫，在集箱內側也發現了長短不一的大大小小的裂縫。通過現場的實際調查和對比與我們發現集箱的材質以及使用環境都符合相應的設計規范，因此我們判斷此次產生裂縫的主要原因是鋼材在使用過程中由于熱應力集中而出現了熱疲勞傷損。通過對放空氣管位置結構的觀察可以知道，集箱頂部出現裂紋的主要原因還有放空氣管的結構位置設計得不合理，由于鍋爐機組工作時的振動作用，放空氣管會發生一定程度的形變，變成波浪形，當放空氣管內的蒸汽冷凝時，會在波浪形管內淤積，造成內部蒸汽的冷凝水回流，對集箱頂造成損害。

2? 具體的解決方法和預防措施

（1）針對上述再熱器集箱出現的裂縫情況，該電廠采取了一系列的措施，首先再熱器蒸汽熱管段部分管道的對接焊口要采用雙V形狀的坡口，而與放空氣管的對接焊口則采用單V型坡口的形式。焊接采用機械加工的方式，并且在進行具體的操作之前，需要對管道進行檢查，確定沒有裂縫等會對安全造成影響的缺陷，然后在管道坡口位置設置確定焊接口的定位塊，定位塊需要有3個固定點位置，這3個固定點位置之間的間距要相等均勻地分布在焊接坡口周圍，在完整地進行焊接之后再去除定位塊，在去除定位塊時要嚴格仔細，不能損傷管道。去除點位塊之后，再次確認管道有無裂縫，在確認沒有裂縫之后再進行后續的一些焊接工作。

（2）在進行焊接時，需要根據焊接部位的不同分別采取不同的焊接工藝，集箱管道之間的對口焊接和與放空氣管之間的對接需要采用氬弧焊的工藝進行打底填充并進行最后的蓋面焊接，而且需要提前進行預熱，因為管道采用P22鋼材，這類材質較為脆弱，容易在焊接過程中在焊接部位產生馬氏體組織，這樣會在管道內部的焊縫位置產生一定程度的應力集中，因此需要在焊接之前提前做好預熱工作，并且在焊接之后采取合適的恒溫保護措施。但是放空氣管的焊接過程就不需要進行預熱，因此放空氣管要采用全氬弧焊的焊接工藝。

在焊接之前進行的預熱處理要嚴格把控預熱溫度，一般情況下氬弧焊的預熱溫度在200℃～300℃之間，在焊接之后需要進行1.5h的恒溫熱工藝處理，平均溫度要保持在700℃左右。在進行具體的焊接工藝時，為了減少焊接過程中的應力對管子產生影響，最好同時采用兩人進行對稱焊接。在完成最后的焊接工作之后，要做好保溫措施，放空氣管的溫度要控制在50℃之內，要盡量防止放空氣管內的蒸汽過早地冷凝，并且要在放空氣管上安裝開關閥門，在鍋爐機組正常工作運行的時候保持閥門關閉的狀態，等機組完成生產停止運行的時候再打開開關閥門，使放空氣管進行正常的通氣工作。

火力發電廠鍋爐再熱器集箱上的放空氣管要進行單根布置，避免出現聯管的情況，而且要改變放空氣管的形狀結構，減少閥門前端的垂直上升段的長度，水平管道部分也要相對應地調整位置，適應氣流的流通方向，使蒸汽能順利進行冷凝，并且能有效減少冷凝水的回流，保證設備正常的運行和工作。

（3）對裂紋長度超過50mm的火力發電廠鍋爐再熱器集箱進行更換，并對發電廠全部鍋爐進行全面的安全性檢查，制定嚴格的檢查計劃，按時按點地進行安全排查，提高火力發電廠的安全性能，并且要將檢修制度嚴格落實到人，實行安全責任制，在檢查管轄時間內出現安全性事故和隱患的要給以相應的懲罰。

（4）由于火力發電廠鍋爐再熱器集箱大部分都采用金屬材質，在高溫高壓等極端條件下，金屬的耐性有限，由于材質本身的缺陷和外界環境的影響，再熱器集箱的疲勞強度變得及其敏感，為了減少再熱器集箱出現裂縫的情況應該結合實際的受損情況，與鍋爐廠進行合理的溝通調節，加強金屬加工工藝，火力發電廠也需要對自身的加工流程進行一系列結構性的改革，以減少對金屬材質集箱的影響。

3? 結語

在對該火力發電廠的鍋爐再熱器集箱進行一系列的補救替換措施之后，至今為止，鍋爐機組運行正常，并沒有再出現集箱裂縫等危害發電廠安全的不穩定情況。因此在火力發電廠進行鍋爐機組的安裝時要嚴格控制管道的布置和走向，小管道需要水平布置安裝，且固定小管道的位置結構，管道之間的間距要設置合理。同時，其他采用同款鍋爐設備以及工藝流程的發電企業、電廠，在安裝完新設備進行正常工作之后，由于新設備工作時出現的振動過程，會使放空氣管和取樣管產生一定程度的變形，這是常見的現象，電廠需要加強在設備運行期間的觀察，并在停工期間加強對鍋爐機組再熱器管道的維護檢修，及時消除設備的不安全隱患，保證整個火力發電廠鍋爐設計機組能夠安全工作、運行。

參考文獻

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