600MW超临界机组过热器再热器氧化皮脱落爆管分析及解决方案

600MW超临界机组过热器再热器氧化皮脱落爆管分析及解决方案

徐荣徽

（山东电力建设第三工程有限公司）

摘要：华电集团某电厂2×600MW机组的末级过热器、末级再热器屡次发生氧化皮脱落爆管，严重影响正常生产运行。针对此类爆管现象，针对性的分析相关原因并制定了专项方案，解决因氧化皮脱落导致爆管的问题。本文主要探讨末级过热器、末级再热器氧化皮脱落爆管的原因，改造选材及相应的施工技术措施。

关键词：过热器再热器氧化皮爆管施工技术措施

华电集团某电厂二期工程2*600MW锅炉是上海锅炉厂引进Alstom技术制造的四角切圆超临界锅炉，末级过热器、末级再热器结构为U型屏式受热面，材质为SA213T23、SA213T91。据统计，此类型的超临界锅炉不同程度发生过氧化皮脱落泄漏爆管，其中某些电厂将SA213T23材质提高至SA213T91后，未更换的老SA213T91管也开始出现氧化皮脱落泄漏。

一、原因分析

数个锅炉机组屡次出现末级过热器、末级再热器爆管，根据在同炉型同部位屡次发生氧化皮脱落爆管的现象，经分析，由于管壁与氧化层之间存在温差，以及机组启、停和变负荷时温度变化引起的管子表面灰渣剥落导致，氧化层比管材刚性差，会在圆周方向上出现裂纹甚至发生泄漏爆管。根据ASME标准，SA213T91、SA213T23原设计选取的抗氧化温度分别为650℃和595℃，但据近几年的实际运行数据和生产运行、制造、检修方面的专家分析，SA213T91管材的安全使用管壁温度应为595℃，蒸汽温度570℃；T23管材的安全使用管壁温度应为570℃，蒸汽温度530℃；超临界锅炉管壁温度设计裕度10-15℃。即：过热器、再热器区域材质为T23、T91的管材，实际运行温度大于或等于本身材料的许用温度，材质偏低的管材在高温下发生氧化皮脱落，从而发生泄漏爆管情况。

二、改造方案

根据上述原因分析，制定了此类型超临界锅炉确定的受热面改造原则为：末级过热器高温段和末级再热器改造后不再使用SA213T23材料，受热面整屏设计、整屏更换，原受热面管材不重新利用。新管屏管仅选用两种管材（SA213T91、SA213TP347HFG）。SA213TP347HFG即为细晶347，不选用SA213TP304H、SA213TP347H管材的原因为该两种材料组织与性能虽然能满足相关标准要求，但氧化皮热膨胀系数和母材相差较大，脱落较T91频繁而且量大。计算管壁温度在595℃以上的管段不使用SA213T91，统一使用SA213TP347HFG（细晶347）。

此类型锅炉改造的工程量为：末级过热器高温段改造使用SA213T91材料约80吨，SA213TP347HFG（细晶347）材料约80吨，现场焊口数量约为2000个；末级再热器改造使用SA213T91材料约50吨，SA213TP347HFG（细晶347）材料约70吨，现场焊口数量约1200个。其余工作量为设计工作、炉内管排壁温计算、炉顶密封工程。

三、施工技术方案

此改造项目施工难度较高，工期短，空间位置狭小，须同时作业人员众多，各工种多且须配合密切，比如脚手架工、安装工、起重工、焊工、热处理工、无损检测等等，工序复杂且工序间的衔接是否及时平滑直接影响整体工期，管理难度较高。建议委托省级以上电力建设单位进行施工总承包，尤其推荐原来承担新建电站锅炉工作任务的施工单位来执行此类改造施工工程。

施工难点：根据设计要求及供货情况，末级再热器管屏须整屏更换，现场施工焊口设计在顶棚以上，管屏之间间隙很小（仅有16cm左右，），且末再进出口联箱的顶棚以上的过渡段弯管处并未留出检修通道，焊接施工作业空间不足，常规施工无法作业。这也给拆除、安装、焊接、热处理、无损检测以及后续的密封和耐火材料的施工造成了很大困难。如何合理安排，用何种施工方案，对工程质量，尤其是焊接质量有着决定性的影响。经过现场实际勘察，最终选用割除过渡段散管，创造焊接施工空间，保留顶棚管的方案进行施工。

施工组织须注意的施工技术要点如下：

1：现场实测末级过热器、末级再热器区域顶棚管去除鳍片后的间距，以此判断间隙是否可让管排顺利安装。可避免割除顶棚管，节约成本，省工省时。见图1。

如若间距不足，则须将顶棚管全部割除，以便管排顺利的吊装。

图1：顶棚管

2：为保证顶棚上部的现场施工焊口有足够的焊接空间，切除炉前后方向部分过渡段散管。

3：焊口焊接的顺序要充分考虑，焊后热处理和无损检测等工序，以免出现返修口因为已焊完的焊口而无法进行返修的现象出现。见图2，先焊接中间过渡段直管，充分考虑焊接返修施工空间。

4：顶棚以上焊口的焊接过程中，一定要注意顶棚密封的恢复工作，以免被割除的过渡段散管恢复后，无法满焊密封。如：高冠板、V型托板、槽型板、耐火材料的施工等。总之，工序衔接要紧密有序。

图2：焊接过渡段直管

5、改进焊接充氩保护塞纸工艺。焊接充氩保护塞纸全部使用水溶纸，叠成漏斗状，共使用三层漏斗状水溶纸，每两层漏斗之间用速溶纸揉成小纸团填充，这样塞纸用量少而且能塞实，见下图3。

6、施工完成启炉之前，要对工程所涉及的区域进行系统冲洗，打循环将未被融的水溶纸清出系统，以避免因高温高压蒸汽将水溶纸打成球团引起超温爆管。见图4。

图4：清理滤网中的未融纸

四、小结

本文从原因分析、整体解决方案、施工技术要点等几个方面探讨解决了600MW超临界锅炉出现的过热器、再热器爆管情况。电站锅炉其他区域受热面同类问题仍可按照以上思路进行分析研究，用来解决问题。尤其是要注意技术改造工程中须将所有环节都纳入整体监控中，比如设计、采购供货、施工以及后期维护，只有这样才能保证技术改造工程的顺利完成，实现改造意图。

参考文献：

[1]超临界锅炉过热器氧化皮治理情况汇报-华能日照发电有限公司

[2]氧化皮治理技术研究及应用-华能威海发电有限公司

[3]电力建设工程施工技术管理导则-国家电网有限公司

[4]发电企业设备检修导则