某电厂锅炉受热面中间定位管泄漏原因分析
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摘 要：2011年2月14日，某电厂发生了一起后屏过热器中间夹持管焊缝泄漏的事故，造成了锅炉被迫停运。针对屏式过热器夹持管对接焊缝处出现的开裂泄漏现象，通过对部件结构，受力情况，运行环境，焊接质量等的综合分析，确认了引起开裂的主要因素，有针对性提出了处理措施。
关键词：过热器；夹持管；热应力；撕裂；泄漏
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.081
0 引言
某电厂#1、#2锅炉为武汉锅炉厂制造的WGZ 670/13.7-10型超高压锅炉，基本型式为：自然循环、一次中间再热、倒U型布置、中速磨正压直吹式制粉系统、直流燃烧器四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身封闭。
2011年2月14日，在进行定期巡检工作时，发现#1炉乙侧37米层人孔门内部有轻微声音，截止到4月1日，炉内声音逐渐变大，但不明显。4月1日凌晨06：00出现明显声音变大，“四管泄漏”装置报警，给水流量变大，确定为锅炉受热面泄露，停炉进行处理。
1 检查发现的问题
停炉后检查发现#1炉后屏（从甲侧向乙侧数）第15屏，中间定位管焊缝泄漏（说明：此管是从高过入口联箱引出至出口联箱），同时后屏入口联箱从炉前向炉后数第15根屏过管和后屏出口联箱从炉前向炉后数第1根屏过管出现泄漏，经测厚检查，后屏出口联箱从炉前向炉后数第2根到第10根屏过管（共9根）吹损减薄超标，本次消缺共更换12根屏过管。
2 金属专业进行的工作
12根屏过管切除后经金属监督人员光谱复核，其中中间定位管材质为钢102，后屏入口联箱从炉前向炉后数第15根屏过管和后屏出口联箱从炉前向炉后数第1根屏过管以安装焊缝为标记，焊缝上部材质为12Cr1MoV，焊缝下部材质为钢102，后屏出口联箱的9根吹损减薄的屏过管材质都为12Cr1MoV。
本次泄露和吹损减薄超标管子更换后，经外观检查，后屏出口联箱从炉前向炉后数第10根屏过管的上焊缝发现错口现象，其错口值超过了约2mm，根据DL/T 869-2004《火力发电厂焊接技术规程》中7.1.4 a）的规定：锅炉受热面管子，外壁错口值不大于10%壁厚，且不大于1mm，判定此管错口值超标。
本次换管后新增焊缝24道，进行100%射线检验，检验结果发现，后屏出口联箱从炉前向炉后数第7根管子的上焊缝发现有密集气孔，质量等级评定为Ⅳ级，挖补后再次进行射线检验，焊缝检验合格。
经过现场的检查与观察，中间定位管泄露部位在中间定位管与定位板的焊缝边缘，为中间定位管与定位板拉裂泄露，中间定位管泄露后将后屏出口联箱从炉前向炉后数第1根屏过管吹损泄露，同时将中间定位管的定位板吹断，令中间定位管与定位板脱开后朝炉乙侧偏下移动，使后屏出口联箱第1根屏过管可直吹后屏入口联箱从炉前向炉后数第15根屏过管，后屏入口联箱第15根屏过管吹损泄露，最终发生此次停炉换管工作。
锅炉受热面的设计是根据锅炉容量、参数和锅炉整体布置，综合考虑了管壁温度、系统阻力、热偏差、调整方式和材料等因素。由于锅炉工质总吸热量有一半以上是由过热器和再热器吸收的。所以，过热器、再热器的布置要尽量避免或减少管子之间的热偏差，减少吸热不均、流量不匀等问题。因此，在设计中，为了防止管子出现较大的变形，保持管排间的设计间距，使管排之间受热情况相对平均和稳定，需要在管排的某些部位设置管夹、垫块、固定板等定位连接装置。但是由于锅炉在运行中燃烧工况的复杂性和安装、检修等方面诸多不确定因素的影响。会造成管子受热、变形和膨胀的不一致，而使管子定位连接装置部位应力水平教高，并存在较大的应力。正是由于这种原因，过热器和再热器的定位连接装置出现拉裂管子的现象，使应力拉裂成为“四管泄露”的又一个难以解决和控制的泄露难题。
由于后屏过热器布置在炉膛最上部炉膛出口处，此处烟气流速大，且有未燃尽的碳和飞灰对管排造成冲刷和腐蚀。造成了管排的摆动，在设计的应力不计算或安装的不合理，长期运行中都可能会造成连接定位管的泄露等。
4 防范措施
4.1 运行方面采取的措施
运行调整中，保证燃料的完全燃烧，减少因不完全燃烧的大颗粒飞灰对管排的冲刷和腐蚀，从而对连接装置造成影响拉伤管壁。
适当增加送风量，保证完全燃烧，加强对煤种的调配和化验，运行人员做到心中有数，煤质较差时应比平时增加送风量，适当降低一次风压，增加燃料的燃烧时间。
适当降低火焰中心，开大上层二次风，减小下层二次风，或者采用下层磨煤机煤量，也能达到增加燃料的燃烧时间。
减少热偏差，防止热偏差造成管壁的受热不均匀即引起应力不平衡。
在日常巡检中加强对锅炉本体的听音检查。及时发现，防止类似因中间定位装置的不稳定泄露刺伤周围受热面，增加泄露管排个数和面积。
4.2 检修方面采取的措施
在消缺处理后已经将后屏中间定位管缺陷消除，今后在利用停炉的机会定期检查此中间定位管的定位板焊缝情况。
在机组大小修防磨防爆检查过程中，加强对锅炉受热面管定位板焊缝的检查，避免再次发生此次拉裂泄露缺陷。
参考文献 ：
[1]刘泰生，沈凌，姚本荣，许晋源.炉内旋流数对热偏差影响的理论和试验研究[J].热能动力工程，2003（04）.
[2]魏绪刚.锅炉的定期技术检验[J].黑龙江科技信息，2016（16）.
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