某電廠1 025 t/h鍋爐水冷壁泄漏原因分析

王文濤，董鵬，陳明

（華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

0 引言

包括水冷壁在內的受熱面“四管”是火電廠重要的設備部件。相關數據顯示，我國火電機組由于鍋爐事故造成機組非計劃停運的比例約為40%，而在造成鍋爐事故的各項原因中，“四管”泄漏占比高達70%[1]。某電廠7號鍋爐為型號HG-1025/17.5-YM36的亞臨界、一次中間再熱、自然循環汽包爐。2020年7月份，水冷壁發生泄漏，機組被迫停運。

1 事件經過

2020年7月16日，7號機組負荷264 MW，主汽壓力14.55 MPa，主蒸汽流量820 t/h。1~3號磨煤機運行，1、2號送風機，1、2號引風機運行，各參數運行正常。20時15分，鍋爐前側渣井處存在輕微泄漏聲，22時判斷前側水冷壁渣井處存在泄漏點。主蒸汽、再熱蒸汽壓力、流量，主給水流量未見明顯變化。7月17日20時，機組停機。

2 泄漏情況

檢查發現標高7.7 m前墻水冷壁共計2處泄漏點，分別位于自甲側向乙側數第104、105根管，水冷壁規格Φ63.5×7 mm，材質SA-210C。經宏觀檢查可知，兩處泄漏點所處母材均存在介質沖刷溝槽，其中泄漏點A附近呈Φ35 mm圓形溝槽，泄漏點B附近呈25×12 mm矩形溝槽，溝槽長度走向與管長度方向一致，見圖1（a）。自甲向乙數第104根管對接焊縫存在1處長約25 mm縱向裂紋缺陷，裂紋一端和鰭片與管子母材焊縫相連，裂紋起源于鰭片焊縫，見圖1（b）。鰭片焊縫存在明顯未熔合現象，焊縫質量差，見圖1（c）。觀察介質沖刷母材痕跡，裂紋處介質泄漏沖刷方向正對泄漏點B。泄漏點B管子內壁存在1處貫穿性孔洞，大小為Φ3 mm，孔洞尺寸外表面較大而內壁側較小并結合泄漏點B沖刷形貌，可判斷該孔洞為由外向內擴展而非相反，見圖1（d）。除泄漏區域外，兩根管外觀質量完好，未見損傷砸傷痕跡。兩根管未見脹粗、壁厚減薄等超標現象，內壁表面未見異常氧化、明顯腐蝕現象，外表面未見明顯氧化現象。

圖1 水冷壁泄漏點外觀形貌

3 擴大檢查

為確認裂紋缺陷情況，先后對焊縫內、外壁進行滲透檢測。結果顯示，焊縫內壁進行滲透檢測時發現長8 mm裂紋缺陷；清潔內外表面后在外壁施加滲透劑，檢查發現內壁出現滲漏的滲透劑。由此可知：裂紋起源于鰭片焊縫并擴展，在水冷壁對接焊縫內、外表面呈貫穿性裂透，見圖2、圖3、圖4。對發生泄漏的鄰近水冷壁管段進行檢查，未發現損傷砸傷、脹粗鼓包及減薄超標，外表面未見明顯氧化、腐蝕現象。

圖2 對接焊縫裂紋缺陷

圖3 焊縫內壁裂紋缺陷

圖4 外表面施加滲透劑內壁滲漏

4 取樣試驗

對泄漏及鄰近管外觀完好部位割管取樣進行試驗分析，取樣情況見表1。

表1 割管取樣情況表

4.1 化學成分分析

采用SPECZROMAXx型直讀光譜儀對4根管樣進行了化學成分分析，結果表明，4根管樣的化學成分各元素含量均符合相應標準要求，不存在錯用材質情況。

4.2 力學性能試驗

采用CMT5305型電子萬能試驗機對各支管樣進行常溫拉伸力學性能檢測，檢測結果見表2。可以看出，4支管樣各項力學性能符合標準要求。

表2 水冷壁管取樣力學性能檢測結果

4.3 顯微組織分析

對4根管樣母材進行金相顯微組織分析，組織未見異常，管樣1金相組織見圖5。

圖5 金相顯微組織500×

5 檢修運行情況

2020年5月，7號鍋爐C修期間，電廠割取水冷壁進行了化學試驗分析。本次發生泄漏的甲至乙數第104管即為取樣管，其對接焊縫為割管取樣后的新焊縫，見圖1（a）。新焊縫經宏觀檢查、超聲波檢測后，對鰭片進行了焊接，但未見鰭片焊縫相關檢測記錄。根據受熱面“逢停必查”的工作要求，在歷次檢修期間，電廠對水冷壁均進行了檢查。除2017年9月、2018年機組臨停期間因未搭設爐內平臺不具備檢查條件外，2017年5月、2019年8月、2020年5月均對水冷壁的鼓包、裂紋及壁厚等情況均進行了抽查，檢查結果未見異常。7號機組自投運至本次停機，機組累計運行87 200 h，累計啟停108次。對本次泄漏前3個月壁溫測點數據進行檢查可知，未見水冷壁超溫情況，符合運行及標準要求。

6 原因分析

水冷壁未見脹粗鼓包、氧化、腐蝕等現象，泄漏原因可排除過熱、腐蝕因素。兩根管漏點相對，泄漏點B為明顯次生泄漏形貌，因此可判斷第104根管的裂紋為第一泄漏點。該裂紋起源于鰭片焊縫，鰭片焊縫存在明顯未熔合現象，焊接質量差，在運行過程中鰭片焊縫缺陷處產生裂紋，延伸至水冷壁對接焊縫并裂穿導致泄漏，泄漏介質將鄰近的第105根管吹損發生泄漏，機組停機。

7 結語

經現場檢查、檢驗試驗并結合檢修及運行情況認為，水冷壁鰭片焊接不規范，鰭片焊縫發生開裂，裂紋擴展至水冷壁對接焊縫并裂穿導致介質發生泄漏，是本次水冷壁發生泄漏的最主要原因。

針對泄漏原因，建議采取以下處理及預防措施：首先，更換泄漏及受損管子，新管子安裝前可進行渦流探傷排查缺陷[3]，對新焊接的環焊縫、鰭片焊縫進行外觀質量、滲透、超聲波等無損檢測；其次，提高防磨防爆檢查力度及范圍，特別注意鰭片焊縫、管子對接焊縫的外觀質量[4]，懷疑存在裂紋等缺陷時應增加滲透、射線、超聲波等無損檢測；最后，進一步加強焊接技術監督管理，規范焊接環節、提高焊接質量[5]，降低水冷壁焊縫開裂頻次，提升機組安全可靠性。