火电厂主蒸汽取样管泄漏分析

火电厂主蒸汽取样管泄漏分析

周起帆

陕西华电榆横煤电有限责任公司榆横发电厂 陕西榆林719000

摘要：某火电厂主蒸汽管道取样管多次发生撕裂漏气现象，通过对基本情况和基础情况的检查分析，得出其产生原因，发现是由于管系热膨胀补偿不足及振动大造成接管处的附加应力过大引起的。针对这一问题，积极采取有效预防措施，避免同类问题的二次发生。

关键词：火电厂；主蒸汽管道;取样管;撕裂;泄露

1.事件经过

2018年11月17日21:23，#1炉点火，11月18日13:29，#1机组并网。2018年11月18日16:08，1号机组负荷240MW，给水流量821t/h，主汽压15.75MPa，主汽温497℃。运行人员巡检发现#1炉主蒸汽取样管漏气，并立即向领导汇报，经讨论决定，停机进行处理。检查发现，主蒸汽取样管管接头上部管道撕裂，经过紧急处理，2018年11月19日04:07 #1炉重新点火，07:23 #1机组并网。

2.检查情况

2.1基本概况

榆横发电厂1号锅炉是东方锅炉有限公司制造超临界锅炉，型号为DG2141/25.4-Ⅱ2型，变压直流本生锅炉，一次中间再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、全封闭布置的燃煤锅炉。

主蒸汽管道规格Φ575.1×84mm，材质SA-335 P91，主蒸汽取样管Φ16×4mm，材质1Cr18Ni9Ti。

2.2现场检查情况

2.2.1泄漏情况

停炉拆开保温后，发现标高73.7米主蒸汽取样管管接头上部存在一处贯穿裂纹，如图1所示，裂纹距上方焊缝约40mm，占管径的约3/4。

图1 泄漏取样管宏观形貌

2.2.2检查情况

1）图2为从断裂处取下取样管后的管接头形貌，图3为取下的取样管断口形貌，从图中可以看到，断口处有约1/4的区域呈亮白色，这是从现场取管时人为造成的，其余区域为原始断口区域，断口无明显塑性变形，且附近管壁厚无明显减薄，断口呈暗黑色，这说明从裂纹萌生到最终断裂失效经历了一定时间，造成断口出现一定程度的氧化。

图2 断裂取样管的管接头形貌      图3 断裂取样管的断口形貌

2）断裂取样管的规格为Φ16×4mm，管孔内径为8mm。观察断裂取样管内壁时，发现内壁焊缝处存在一明显焊瘤，如图4所示，目测该焊瘤高度约2~3mm。

图4 断裂取样管内壁形貌

3）检查设计图纸，如图5所示，可看到，取样管及管座接头的材质均为1Cr18Ni9Ti，但具体材质还需后续试验手段确定。

图5 取样管设计图纸

3.原因分析

目前机组已在运行状态，泄漏部位是经过堵塞补焊的方式临时紧急处理的。观察泄漏侧取样管管路分布情况时，发现从标高73.7米左右向下延伸的竖直管段已出现较为严重的扭曲、变形，这是汽水取样管热膨胀补偿不足引起的，机组运行过程中取样管受热膨胀变形，会引起接管固定处的附加应力增大。另一方面，观察中还发现泄漏侧取样管竖直管系较长（约60米），且竖直管段的限位、固定存在一定不足，这会使管段在运行过程中出现过大振动。管段的振动长期对接管固定处造成往复应力，会加速接管处薄弱位置的疲劳。此外，观察断裂取样管内壁时，发现内壁焊缝处存在一明显焊瘤，目测该焊瘤高度约2~3mm，而管孔内径为8mm，取样管内壁焊缝处焊瘤的存在会对汽流的正常流动起到一定的截流、干扰作用，也会引起管段的“喘振”，加剧管段的振动。

经现场情况分析认为，1号炉主蒸汽取样管的泄漏是由于管系热膨胀补偿不足及振动大造成接管处的附加应力过大引起的。

4.暴露出的问题

1）基建期铺设该取样管时对热膨胀补偿考虑不足。

2）取样管竖直管系的走向路径较大，依据现场实际观察考虑该取样管的限位、固定方式不合理。

3）在施工时焊接质量把控不严，不能及时发现焊口存在的缺陷，导致内壁焊缝处焊瘤过大。

5.处理及防范措施

1）目前机组已经运行，泄漏处仅为临时紧急处理方式，建议停机时更换取样管接头，注意异种钢焊接问题，联系锅炉厂家讨论是否对取样装置及管系进行优化。

2）优化该取样管系的膨胀补偿，减少接管处的附加应力。此外，应对其他相同管系进行膨胀补偿的优化，以避免同类问题再次发生。

3）建议对取样管系的限位、固定方式进行调整，避免振动过大导致长期运行产生的疲劳破坏。

参考文献：
[1]郝军,李钢,程勇明.某火电厂主蒸汽管道取样管开裂原因分析[J].理化检验(物理分册),2020,56(05):71-73.
[2]陈康.火电厂锅炉管道氧化皮堆积量在线监测系统[D].西安科技大学,2020.