锅炉四管泄露运行检修问题分析

锅炉四管泄露运行检修问题分析

姜彦宏

姜彦宏（牡丹江热电有限公司，黑龙江牡丹江157005）

摘要：本文对四管泄露问题产生的主要原因进行了分析，并指出了预防的主要措施。

关键词：锅炉；四管泄露；原因；预防措施

1四管泄露问题产生的主要原因

1.1长期、短期超温爆管泄漏

锅炉受热面管壁造成长时超温过热的原因主要有两种：一是管子内进入异物使管子堵塞，或是焊接时的焊瘤等易造成管子堵塞；二是氧化物太多。

1.2材质不良导致发生爆管

超临界锅炉机组材质规格繁多，如某电厂锅炉一级屏式过热器材质为12CrlMoV，二级屏式过热器、三级屏式过热器材质为12Cr18Ni12Ti，二级对流过热器、二级对流再热器材质为12Cr18Ni12Ti，水冷壁材质为12CrlMoV，一级对流再热器材质为12CrlMoV，一级对流过热器材质为12CrlMoV，省煤器材质为CT20，如基建安装时由于检验把关不严导致材质错用，则很容易发生爆管问题，爆管宏观特征为爆破口异常剧烈，破口呈大喇叭状，边缘粗钝，为典型脆性断裂。

1.3管材磨损引起锅炉泄漏原因

（1）易磨损部位受热面防磨瓦脱落!烟气磨损使管子泄漏；

（2）锅炉蒸汽吹灰器设计安装位置角度不合理，蒸汽长时间工作直吹受热面管某一固定部位导致泄漏。

1.4因设计、安装原因引起锅炉泄漏

某电厂超临界锅炉在投产初期启停过程中!出现过几次下辐射区水冷壁前后墙和侧墙连接处水冷壁撕裂现象。分析引起水冷壁撕裂的原因为：该电厂锅炉属于典型的“一炉两锅”，两个流道的沿程受热面汽水互不混合，运行中易形成温度偏差，前后墙水冷壁的热膨胀程度与侧墙水冷壁热膨胀程度不同，但整个水冷壁通过鳍片焊接成一个整体，造成前后墙与侧墙连接处焊缝存在拉应力，而且这种拉应力在锅炉停炉时表现得尤为剧烈。由于锅炉的频繁启停，这种拉应力使前后墙与侧墙连接处金属的局部组织产生疲劳，引起撕裂，属设计不合理。采取的改进措施为：将10m处前后墙与侧墙连接鳍片从中间割开1米多，边缘磨出止裂孔，使前后墙与侧墙分开，两个流道停炉时自由收缩。运行表明改造效果明显。

1.5异种钢接头失效造成爆管

某直流炉过热器的异种钢焊口布置在炉顶，珠光体钢12CrlMoV和奥氏体钢12Cr18Ni12Ti，两种钢的耐热能力相差很大，当炉内管出现过热时一定首先体现出12CrlMoV材质胀粗过热和泄漏，因此检查炉内异种钢过热器超温情况时应重点检查热室中的异种钢焊口及12CrlMoV管材的过热和胀粗。

异种钢接头失效的过程主要体现在如下方面：

（1）在运行温度下，碳原子从低合金母材侧进入奥氏体焊缝，在熔合线附近形成脱碳层和增碳层。脱碳层的形成使接头强度和蠕变性能降低，蠕变强度不匹配更加严重。

（2）由线膨胀系数的差异引起的热应力和残余应力与正常的管运行应力相叠加，在接头熔合区产生应力集中。在该区可能还存在马氏体相组织。

（3）由于蠕变强度的差异在应力集中的作用下，应变主要集中在蠕变强度较低的区域，即低合金母材侧熔合线附近，运行一段时间后，该区域内部产生蠕变裂纹，外部产生类似咬边缺陷的沟槽。

（4）长期运行产生的蠕变裂纹相互联合。

（5）联合的裂纹沿熔合线扩展，最终导致接头断裂。

2四管泄露问题检修及预防的主要措施

2.1解决锅炉四管泄漏方法

2.1.1设计与材质选用。

超临界机组高压蒸汽管道、过热器、再热器、水冷壁、联箱等部件的工作条件相对较为苛刻，对材料要求也比较严格，其常见的典型失效机制最主要表现为蠕变：疲劳、腐蚀和磨损等。因此，机组用热强钢应满足以下几个基本方面的要求：

（1）500~600℃的工况下应具有足够高的高温蠕变强度、持久强度和热疲劳强度；

（2）具有良好的高温组织稳定性；

（3）具有良好的高温抗氧化性，耐腐蚀性；

（4）具有良好的冷加工性能和焊接性能。

在锅炉设计或投运以后的改造中，更换Cr含量高的管材以提高金属抗氧化能力，氧化皮脱落的现象在铁素体和奥氏体材料上均有发生，各种材料在抗氧化和剥落上有所差别，材料中Cr含量的提高有助于提高抗氧化能力，减缓氧化皮剥落的发生。T91抗氧化性能优于T22材料，其允许管壁温可在620~650℃以上。大量的研究和试验工作还表明:细晶TP347FG钢管在550℃以上时的抗蒸汽氧化性能较强，其蒸汽侧氧化皮生长速度较低，已在国内外电厂开始应用。

2.1.2受热面检修解决方法。

根据超临界机组运行实际情况和几年来积累的经验确定检查周期，冲刷严重部位每年检测一次，其他部位进行常规检查，在一个大修期内做到全部检查一遍。以下重点部件需详细检查：

（1）穿墙管、悬吊管、管卡处管子和省煤器、水平烟道内过热器上部管段、卧式布置的再热器等易磨损部位受热面。

（2）水冷壁四角管子、燃烧器喷口和孔、门弯管部件的管子、工质温度不同而连在一起的包墙管、包烟、风道滑动面连接处的管子等易因膨胀不畅而拉裂的部位。

（3）受蒸汽吹灰器的汽流冲击的管子及水冷壁或包墙管上开孔装吹灰器部位的近邻管排。

（4）屏式过热器、高温过热器和高温再热器等有经常超温记录的管排。

（5）在大、中修期间采用氧化皮监测仪对过热器、再热器进行氧化皮检测，同时对管材进行寿命评估并及时更换氧化较严重的管材。

检查的重点项目是：①包墙过热器鳍片焊口咬边及顶棚过热器对接焊口检查；②炉外小管一次门前焊口、弯头磨损检查；③一、二级屏式过热器、末级过热器内圈吹灰器附近磨损部位；④检查低温再热器悬吊管根部是否有异常情况。

2.2运行操作的主要预防措施

2.2.1注意主汽温及锅炉金属壁温的监视与调整，启动时严格按运行规程控制好升温速度，防止运行中超温。滑停过程中控制汽温下降率小于1.85℃/min平稳下降，机组负荷降至100MW以下时少用二级减温水。尽量避免紧急停炉，严禁停炉后通风快速冷却，以防止氧化皮脱落。但机组大修停炉时快速停炉冷却，使氧化皮尽快脱落在大修期间得到一次彻底清除。

2.2.2做好停炉防腐工作，防止过热器、再热器弯头积水造成停运期间腐蚀。

2.2.3采用汽轮机启动旁路系统对氧化皮进行吹扫，在机组启动初期利用机组本身的一、二级旁路系统对锅炉过热器!再热器进行蒸汽吹管，通过监测凝结水中铁含量的变化判断是否有氧化皮脱落。

2.2.4超临界锅炉大多采用直吹式制粉系统，改善磨煤机出口煤粉均匀性，保证其偏差不大于10％，煤粉均匀性改善后优化调整配风降低炉膛出口烟气温度，降低过热器、再热器超温以减小氧化皮产生。