燃煤锅炉再热器管失效机理分析与对策探讨

李建华、吴泽、李昌昌、冉梦刚

华能渑池热电有限责任公司 河南三门峡 472400

摘要：再热器管的失效泄漏，直接影响机组的安全稳定运行。本文主要对再热器管常见的失效机理进行了阐述,结合一定的案例，分析其失效原因，并提出相应的整治措施。通过相应检查手段及方法，结合生产过程采取一定综合措施，达到降低再热器管过早失效的几率。

关键词：再热器管；失效机理；防磨防爆；金相组织

1 概述

锅炉再热器管相对过热器其受热面管壁薄，对热偏差敏感，长期受高速烟气的冲刷，工作条件恶劣。随着机组运行时间增加，其表面状态、组织性能会逐渐劣化，严重时可导致失效爆管，造成机组被迫停机。

因此，对其失效机理进行分析，并制定有效的防范措施，有针对性的开展低再管泄漏防治工作，对防止和减少锅炉受热面管泄漏具有重要的意义。

2 失效机理及原因分析

2.1过热

由于再热器管对热偏差的敏感性，长期超温运行，容易造成组织老化，引起管壁超温爆管。常见原因主要有运行过负荷、再热器管错用管材、安装检修管内遗留杂物、节流孔堵塞、氧化皮脱落堵塞再热器管等。如某电厂HG-1069/18.2-YM1 型锅炉，运行中高温再热器下弯头超温爆裂。其规格为φ63×4mm，材质为T91。

防止受热面超温爆管，应从设计、安装、运行、检修、改造等阶段全程监督控制。设计阶段要合理选材，避免低材高用导致再热器管过早劣化；制造安装做好设备监检，严格控制工艺质量；对于运行机组，要严密监控受热面壁温，启停过程控制好升降温速率，避免操作不当引起氧化皮大面积脱落；检修过程要检查集箱清洁度，控制检修质量，避免错用管材。同时，加强对泄漏点上下游管段、相邻区管屏及相同部件的全面检查，避免问题处理不彻底，重复出现泄漏。

2.2磨损

再热器部位金属件的磨损减薄是防磨防爆检查中常见的问题，烟气侧的磨损主要有机械磨损、吹灰器吹损、飞灰磨损三类。而运行中因磨损减薄造成泄漏的管件，爆口附近有明显的减薄，金相组织无明显变化，且爆口附近比较尖锐。

2.3腐蚀

根据腐蚀部位和环境的不同，再热器管的腐蚀主要分为外部烟气腐蚀、内部化学腐蚀和应力腐蚀三种。

2.4异种钢焊缝失效

随着新材料的应用，为了保证受热面管的使用性能且又经济合理，再热器受热面难以避免的会出现异种钢接头。由于两种材质膨胀系数不一致，化学成分差异大，长期高温接头热应力大，易发生早期失效，特征为焊缝界面形成氧化缺口，以及熔合线区域产生由外向内的扩展裂纹^[3-5]。

异种钢焊接应严格执行焊接工艺要求，调停及检修期间，应加强对异种钢焊缝的检查，重点对奥氏体异种钢焊缝进行表面渗透与射线探伤检查，防止过早失效影响机组安全。

3 失效的检查方法和手段

结合机组检修调停，通过不同手段和方法对再热器管子进行检查，坚持预防为主、综合治理的方针，坚持趋势分析、超前预防的原则，采取统筹分析、综合判断的方法指导再热器管失效的管理，并制定相应措施，从而避免再热器管子过早失效影响机组运行。

3.1常规检查法

通过宏观的方法对受热面管进行全面检查，即通过对面——线——点逐步缩小范围进行交叉检查，最终发现缺陷。其效果在很大程度上决定于检验人员的经验与熟练程度。在一些特别难检查的部位，还可借助镜子反射或其它工具仪器，此法检查必须全面到位避免疏漏。

3.2记录对比法

记录对比首先是通过检修记录（受热面的名称，检查情况，缺陷情况及详细位置，及必要的附图说明）找出易发生的缺陷部位。并对比前后两次检修记录，找出发生磨损、腐蚀严重的管排，计算剩余寿命小于一个检修间隔期的应予以换管处理。

3.3组织分析及检验

金属的许多性能由结构和组织决定，甚至某些微观缺陷的存在也影响材料的性能。通过一定的技术手段，对材料进行表面检验或者显微镜下金相检验，观察材料的微观组织变化，可以对其失效原因有一个指导性的判断。

3.4水压试验

水压试验检查应注意检查焊口、胀口各承压部件有无渗漏。检查时如发现焊缝处有渗漏或浸润现象，可在渗漏处表面，用破布或棉纱擦拭干净，以查明缺陷的性质。

4 防止过早失效的综合措施探讨

通过对再热器管失效机理及失效原因进行分析，并结合防磨防爆相应的检查手段及方法，采取一定的技术措施，可以有效避免一些失效模式过早发生，但是，要整体降低其失效几率，仍需采取一定的综合措施。

4.1严格执行管理办法

防止受热面管的过早失效，必须坚持发电设备全过程管理，对运行、检修等环节做好技术监督及技术管理工作。建立健全防磨防爆管理制度，并严格执行管理办法，做到有章可循、持续改进、闭环控制。上级公司落实管理、监督、检查、考核制度，确保有效执行。

4.2细化、量化台账建设

防磨防爆台账是受热面全过程管理的一项基础性工作，是正确反映、证明和保证检修过程质量控制的重要的技术资料，是受热面金属管件全寿命周期健康状况的完整记录和设备实施检修工作不可缺少的重要依据。

防磨防爆台账应包括等级检修、临修等项目。详细内容应涵盖受热面改造、修理、更换缺陷管等情况。同时还应包括管子测厚、测外径、测奥氏体不锈钢内壁氧化皮堆积、监视取样管组织成分、腐蚀状况及机械性能等数据，是受热面管基础性信息完整记录。做好台账记录工作，量化细化台账建设，针对设备的出现问题能够有据可查。

4.3做好防磨防爆队伍建设

各电厂要提高对防磨防爆检查工作的认识，加强检查人员的队伍建设、教育培训、技术交流，做到持续改进、不断提高，发现问题及时采取正确的措施，才能有效防止或减少受热面泄漏的发生。

4.4加强技术交流和管理创新

在防磨防爆实施的过程中，应积极采用成熟的新材料、新工艺、新技术，利用柔性密封、非晶喷涂等先进科技成果以及同行业其他兄弟单位防磨防爆优秀管理经验，提高防磨防爆管理各环节、各层次的工作效率。加强技术交流，不但能够收集同类型机组发生缺陷的位置及原因，区分共性和个性问题，根据情况制定有效防范措施，同时可以提升检查人员的技术水平，取长补短、汲取经验，促进技术人员的进步与发展。

4.5建立信息化管理机制

锅炉防磨防爆三维数字化管理系统，是一个针对频繁发生的“四管”泄漏问题，创新性的建立一个三维可视化信息管理系统。系统包含信息采集、统计分析、信息预警等模块，通过对运行数据及检修数据的综合分析，对设备隐患提前预警，指导检修人员重点检查，真正做到事前预防，事中管控，事后分析，为受热面管状态检修提供科学指导。该系统作为一种辅助的技术管理手段，可以有效促进“四管”防磨防爆工作的有效开展，保障锅炉的安全、稳定运行。

5 总结

由于锅炉再热器工作条件恶劣，系统结构复杂，如何预防再热器管的过早失效，是一项综合工程，更是电厂的一项长期而艰巨的任务，没有捷径可走，只有加强监督，加强管理，不断改进，掌握其失效机理及原因，采取合理的整治措施，才能将再热器管的失效几率降到最低，不断提高机组的安全性、经济性、可靠性。

参考文献

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作者简介:李建华（1987-6），性别：男，民族：汉族，籍贯：河南周口，职称：工程师，华能渑池热电有限责任公司，研究方向：电厂锅炉设备安全性、可靠性管理方面。