屏式過熱器泄漏原因分析及對策

曹忠旭

（長安益陽發電有限公司，湖南益陽 413000）

1 機組及異常設備簡況

某電廠3#機組采用是哈爾濱鍋爐廠（以下簡稱“哈鍋廠”）生產的HG-1913/25.4-PM8 型超臨界直流鍋鍋爐。屏式過熱器管規格：Φ38×6.6WMT，材料為SA-213TP347H；Φ38×6.5WMT，材料為SA-213T91。

2 事件經過

2019 年10 月17 日中班，值長電話通知3#爐爐管檢漏第9點（爐膛右側6～7 樓間）檢查信號突然增大。隨后到現場進行檢查，分別在6 樓爐前看火孔和爐右屏式過熱器吹灰器處可聽到明顯有泄漏聲音。在4～8 樓之間其他區域也可聽到有泄漏聲。從聲音位置可大致判斷泄漏點在屏式過熱器底部或水冷壁中間集箱位置。因泄漏在運行可控范圍內，暫維持機組運行，要求運行檢修人員加強檢查和監視。10 月22 日，接調度令：3#機組晚高峰后停運，23：19 時分機組解列。

10 月25 日，在爐內溫度降至安全范圍內后，安排搭架子進入爐內進行檢查，經檢查發現，屏式過熱器右數第11（與第12屏相對）、第12、第13 屏有明顯泄漏點，右數第10、第14 屏有不同程度的吹損（圖1～圖4）。經過檢查分析和測厚后，對存在問題的管屏進行更換和補焊處理。本次共計更換34 根管，焊口共106 個，另外進行補焊2 處，所有焊口經透視探傷檢查合格。

圖1 右數第11 屏

圖2 右數第12 屏

圖3 第13 屏管受損

圖4 第12 屏外往內第8 根管裂紋

10 月29 日22：10，3#機組點火開機。10 月30 日7：13，并網運行。

在檢修過程中，聯系電科院材料所專業人中員對爆管情況進行檢查和分析，并將采集部分管子進行金屬化驗和分析。

3 事件原因分析

3.1 金屬檢驗和分析

根據電科院對送樣管的金屬檢驗和分析：右數第12 屏外圈第8、第9 根管鰭片開裂，并延伸至母材，且為貫穿性裂紋，裂紋上部管子存在吹損（圖5）。

圖5 第12 屏外圈第8、第9 根管鰭片開裂泄漏形貌

對第12 屏外圈第1 根、第8 根2 根管進行金相分析，金相組織均為奧氏體，第8 根管整個裂紋截面存在明顯氧化皮。管的力學性能、化學成分符合標準要求，管子材料正常（圖6、圖7）。

圖6 裂紋截面處金相組織

圖7 裂紋終端區金相組織

第12 屏外圈第8 根管裂紋截面存在明顯氧化皮，說明裂紋已產生較長時間，并發生泄漏，應為原始泄漏口。第12 屏外圈第8 根管裂紋開裂后，長期吹損附近管，造成附近管爆管，繼而附近管繼續吹爆附近其他管子。所以，屏式過熱器管第12 屏外圈第8根管鰭片裂紋延伸至母材，是導致此次泄漏的直接原因。

11 月5 日，聯系哈鍋廠設計處技術人員在現場進行勘察，并通過照片和描述情況，得出分析結論：①第12 屏外圈第8 根管應該為原始爆口，主要原因是鰭片拉應力造成管子裂紋，應其他泄漏口均為相互吹損所致；②屏過底部管排采用鰭片焊接固定方式存在結構問題，在機組長期運行后容易出現應力集中、老化拉裂的隱患，此設計結構在2005 年后哈鍋廠不再采用；③屏過異種鋼接頭外移至頂棚外的改造對結構無變化，對設備不產生影響；④在異種鋼外移施工過程中，切管及對口焊接，由于管子存在長短偏差和焊接應力，對底部管屏應力有一定影響，但影響量無法評估。

3.2 U 形彎存在泄漏口

（1）經檢查發現，屏過右數第12 屏外圈第1 根管U 形彎水平管存在一個較大泄漏口（圖8）。泄漏口周圍管壁有一定的減薄，管壁凹凸不平、管外壁存在較厚的黑色氧化膜等現象，未見明顯脹粗及變形。對泄漏口位置及外觀進行分析，發現管子存在局部的磨損、腐蝕或吹損減薄的因素，在受到周圍汽流沖刷的影響下出現泄漏。

圖8 右數12 屏第1 根管泄漏形貌

（2）屏過、末過高溫區域部分吹灰器槍頭存在缺陷，槍頭破損、槍管穿孔的現象較多，在吹灰過程中吹灰蒸汽有可能對管屏存在不規則的吹掃、導致管壁受損減薄，是本次泄漏的間接原因（圖9）。

圖9 屏過吹灰器槍頭破裂

（3）各管理人員，對屏過、末過等高溫區域的受熱面防磨防爆管理不到位，對有可能存在的吹損和鰭片裂紋情況未提前預防和發現，存在管理漏洞，是造成本次泄漏的管理原因。

4 暴露出的問題

（1）各級專業技術人員對鍋爐設備結構和設計可能存在的安全隱患掌握不夠透徹，與鍋爐廠及各電廠同行之間交流溝通欠缺。

（2）鍋爐“四管”防磨防爆工作不到位，未做到徹底全面的檢查。對管壁吹損和鰭片裂紋的情況未及時發現和處理，存在安全隱患。

（3）吹灰器維護單位工作存在漏洞，不能及時掌握和了解高溫區域吹灰器設備的完好情況。

5 防范措施

（1）應加強對屏式過熱器U 形彎下部水平段鰭片焊縫（重點是鰭片焊縫與母材交界應力集中區域）進行100%檢查，對發現存在裂紋的管應及時更換或打磨處理。

（2）及時與制造廠聯系，優化管屏結構，避免采用膜式過熱器或優化膜式結構（鰭片厚度應小于母材厚度等），以避免高溫作用下鰭片與管屏應力造成母材開裂的現象發生。

（3）由于屏式過熱器吹灰器區域部分管表面存在吹損減薄的現象，應對吹灰器區域管進行100%檢查，對減薄超過標準的應及時進行更換處理。

（4）加強吹灰器的運行管理與調整，避免吹灰器造成對受熱面管的損傷，加強現場檢修各質量把控點的驗收：對檢修范圍內的設備進行認真全面檢查，不留死角。

（5）加強班組培訓，每次“四管”檢修工作開工前，組織防磨防爆小組成員共同學習防磨防爆檢查任務書，對受熱面做到全面檢查。

6 結論

通過對屏式過熱器U 形彎下部水平段鰭片焊縫打磨檢查、處理，吹灰器的綜合整治等一系列措施，治理效果明顯。成功杜絕屏式過熱器因相同原因出現的泄漏，提高設備運行的可靠性，為機組長周期安全穩定運行奠定堅實的基礎。