某電廠省煤器泄漏原因分析及處理

王文濤，梁志剛

(1.華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.華電能源股份有限公司富拉爾基發電廠，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

“四管”受熱面是火力發電廠的關鍵設備部件，根據相關文獻統計，在鍋爐運行的各類失效和事故中，受熱面泄漏占比最高，達30%[1]，是造成火電機組強迫停運最主要的原因[2]。某電廠2號鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產的HG-1025/17.5-YM36型亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐。2021年1月，省煤器發生泄漏，機組被迫停運。為查清泄漏原因，保證機組安全穩定運行，針對本次泄漏深入現場進行全面檢查分析。

1 事故情況

1月8日，機組運行期間，四管泄漏報警系統發現第27點異音明顯，現場檢查發現尾部煙道左側省煤器與包墻過熱器附近存在輕微異音，但鍋爐補水量無變化，經相關人員排查，無法確認是否發生泄漏，機組繼續監視運行。運行4天后，異音明顯加大，人孔門有水滲出，判斷尾部煙道左側第1組省煤器發生泄漏，向電網調度申請停機。為保障冬季供暖，省煤器持續泄漏12天，熱水鍋爐啟動后，機組與系統解列。

投運至本次停機，該機組累計運行76 220 h，啟動76次，進行2次A級檢修，最近3次C修時間分別為2016年7月、2018年5月、2020年5月。省煤器采用順列、逆流、非沸騰式、蛇形管布置，蛇形管由H型鰭片管和少量光管組成，管子材質為20G，規格為Φ42×5.5 mm，光管主要布置在管屏兩端，兩端光管上部布置阻流板，能有效防止光管受到煙氣沖刷。本次泄漏處鄰近的左側包墻過熱器管規格為Φ54×7 mm，泄漏點上方的低溫水平過熱器管規格為Φ57×7 mm，材質均為20G。

2 檢查過程

現場檢查發現尾部煙道標高35.5 m左數第1、2屏省煤器共計4根管子發生泄漏，泄漏樣貌及相對位置見圖1。對泄漏管進行檢查可知：泄漏點A、B、C分別位于省煤器左數第1屏上數第1、2、3根管子偏向爐右側，3處泄漏點附近母材均存在介質沖刷溝槽，泄漏口周圍母材壁厚明顯減薄；泄漏點D位于省煤器左數第2屏上數第1根管，具體為3處圓形漏點D1、D2，其位置正對第1屏A、B、C泄漏點。D1漏點位于鰭片焊縫熔合線處沿周向依次排列，該處焊肉存在與泄漏點尺寸匹配的明顯介質吹損溝槽，焊肉邊緣棱角分明，未有外來介質吹損、煙氣嚴重磨損痕跡，發生泄漏的4根管子未見脹粗鼓包，外表面未見明顯氧化、腐蝕等現象。

(a) (b)

(c) (d)圖1 泄漏樣貌及位置

割取泄漏管子對內壁進行外觀質量檢查，內壁表面未見明顯氧化、腐蝕情況。省煤器管子上鰭片焊縫整圈等間距均勻布置，鰭片焊縫熔敷于管子表面屬于非貫穿管子型結構。鰭片整圈焊縫中除連接鰭片外，剩余部分裸露在母材表面,泄漏及鄰近管子鰭片焊縫存在不連續、弧坑等現象。3處圓形泄漏點位于焊縫熔合線鄰近母材，觀察管子內壁，3處泄漏點形狀規則呈圓形，見圖2。另外，管子外表面焊肉存在明顯的介質吹損溝槽，焊肉棱角分明，可判斷3個圓形漏點為介質由管內向外泄漏而非由其他管子的外來介質吹損所致。對鄰近省煤器管子進行擴大檢查，發現省煤器左數第2屏、第3屏的上數第1-4根管子左側存在不同程度的介質吹損痕跡、壁厚減薄情況。

圖2 漏點D內壁樣貌

鄰近其他管子未見介質吹損、煙氣磨損、壁厚明顯減薄等異常情況。第1-3屏省煤器150～250 mm長護瓦斷裂缺失。在省煤器第2屏未脫落部分斷裂處，護瓦翹起，斷裂線平直，護瓦撕裂痕跡明顯。泄漏點鄰近其他位置管子護瓦完好，未見脫落、翹起、移位等異常情況。鄰近的左側包墻過熱器管、泄漏點上方的低溫水平過熱器管未見介質吹損、沖刷減薄、煙氣異常磨損等情況。

本次泄漏附近布置有長吹灰器，但本次泄漏點緊靠包墻過熱器，處于吹灰器吹掃盲區，且現場檢查未見較大磨損區域，可排除因吹灰器吹掃造成省煤器管子磨損減薄導致泄漏的可能。省煤器設計無溫度測點，查看省煤器集箱處壓力測點，運行期間未見超壓情況。

3 設備檢修情況

2019年至本次泄漏期間，省煤器歷次防磨防爆檢查情況為2019年5月26日—31日防磨防爆檢查期間，發現省煤器下部入口集箱出口彎管159根管子磨損；2019年9月19日—9月23日機組停備期間，檢查發現省煤器下部入口集箱出口彎管19根管子磨損；2020年5月12日—25日小修期間，檢查發現省煤器下部左側入口彎管上部2根磨損。以上3次檢查發現的磨損管子不是本次發生泄漏及鄰近位置，檢查期間對磨損的管子進行了壁厚測量，并加裝了防磨護瓦。2020年10月機組停備期間是本次泄漏前的最后1次防磨防爆檢查，檢查發現包含本次泄漏點在內的左數1、2、3、4屏，右側1、2、3、4、5屏省煤器管存在煙氣磨損情況。針對上述磨損管子進行壁厚測量，實測數值未見減薄超標，滿足最小需要壁厚要求，并加裝了護瓦處理。

4 原因分析

焊縫熔合線附近母材的3處圓形漏點中D1是第1泄漏點，D1漏點泄漏介質首先吹向自身管子防磨護瓦，介質方向在護瓦表面反彈吹向管子母材，壁厚不斷減薄，直至不能滿足強度要求形成泄漏點D2。與此同時，防磨護瓦在介質吹損下不斷減薄、變形、移位，最終斷裂脫落。泄漏介質在無護瓦影響下，吹向對側正對第1屏上下布置的各管子護瓦及母材，使護瓦及母材不斷減薄，護瓦斷裂脫落，母材吹損減薄形成泄漏點A、B、C。第1屏管子泄漏的介質吹向爐右側，造成第2、3屏停機。鰭片焊縫結構和微觀組織不連續，焊接不規范，鰭片焊縫存在管子母材、護瓦損傷。介質互相吹損對側管子母材及護瓦，損傷、泄漏不斷擴大，機組存在咬邊、損傷等缺陷，結構不連續造成應力集中，缺陷不斷擴大，在熔合線附近母材發生泄漏是本次停機事故的主要原因。

5 防范措施

a.因鰭片省煤器管板固定及管排密集，短期無法更換泄漏管段，因此對本次泄漏、損傷及壁厚減薄超標的2根省煤器管暫時進行封堵處理，封堵位置為省煤器入口集箱出口管、省煤器出口集箱入口管。

b.對省煤器鰭片焊縫進行外觀質量檢查，必要時進行滲透、超聲波等無損檢測[3-4]。

c.進一步加強焊接技術監督管理，根據標準要求提高焊接環節的規范性、合規性[5-6]。

d.利用停機檢修機會對泄漏損傷的管子進行更換，取消封堵裝置，恢復管子原始設計。

e.以本次泄漏事故為警示，舉一反三，對同類型鍋爐省煤器管加大檢查力度，提前消除隱患。

6 結語

鰭片焊接不規范，鰭片焊縫存在咬邊、損傷等缺陷，在熔合線附近母材發生泄漏是造成本次停機的最主要原因。根據本次泄漏原因并結合機組實際，制定針對性防磨防爆檢查方案，特別注意鰭片焊縫、護瓦等位置檢查，對包括本次泄漏位置在內的易失效區域提高外觀質量檢查、壁厚及無損檢測頻次，并提高檢查有效性。全面提高受熱面技術監督質量，保證機組安全穩定運行。