超超临界燃煤锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

超超临界燃煤锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

国投云预湄洲湾电力有限公司 杨斌

摘要：本文就国投云顶湄洲湾电力有限公司SG-2989/28.25-M7007超超临界燃煤锅炉调试期间水冷壁爆管的发现、漏点查找、爆管原因进行了分析，并提出了防范措施。

关键词：水冷壁;爆管;原因分析;防范措施

1设备概况

国投湄洲湾电厂#4锅炉为上海锅炉厂生产，型号SG- 2989/28.25-M7007.锅炉为超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、双切圆燃烧方式、平衡通风、全钢架悬吊结构Ⅱ型半露天布置、固态排渣炉。炉膛由膜式壁组成。炉底冷灰斗角度约为550，从炉膛冷灰斗进口(标高8000mm)到标高54364mm处炉膛四周采用螺旋管囤，管子规格为中38mm，节距为54mm，倾角为20.66730。在此上方为垂直管圈，管子规格为中32mm，节距为51mm。螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合集箱。

2事件经过

#4机组2017年6月26日9:08锅炉点火，23:30锅炉转干态直流运行，发现补水率达3%左右，(设计补水率TRL工况1.5%)，经排查机炉侧疏放水阀内漏情况，未友现有较大内漏阀门。

6月29日2:00至18:00，#4机组负荷基本维持400MW，化学除盐水供#4机组平均补水量约80t/h(此时间段#3机组未补水)，一期供二期#4机组辅汽流量约为12t/h，此时间段#4机组外排水主要有低加疏水泵出口管路冲洗排水(20t/h以内)、电除尘灰斗加热少量疏水。

17:00，调试单位、总包单位和运行人员怀疑#4锅炉受热面有泄漏，各单位配合进行就地检查。

18:00，施工单位技术人员开启#4炉44米层右侧#8角看火孔，发现右侧#8角前墙处有异音，初步判断螺旋水冷壁有泄漏，此时锅炉四管泄漏监测装置对应监测点未达到泄漏报警限值。

21: 35，经采取将对应位置吹灰器抽出、退出炉膛火焰电视探头及隔离冷却压缩空气、采用窥视探头等措施综合判断，确定#4炉44米层#8角前墙螺旋水冷壁泄漏，调试单位下令向调度申请停机。

6月30日4:08，汽轮机完成ATT试验及超速试验，#4锅炉停炉后，打开看火孔用手电筒观察，明确看到#4炉44米层#8角前墙螺旋水冷壁正在泄漏。

7月1日20:33，经锅炉重新上水查漏，发现#4炉44米层#8角、#4角、#5角前墙螺旋水冷壁均有漏点。

3试验分析

3.1宏观检查

对#4锅炉水冷壁右墙中间集箱进行内窥镜检查，探头从水冷壁管(集箱上中间排前数第48根)管口伸入(见图2)，重点检查水冷壁管中间集箱(检查范围为前后备1.5m)和水冷壁管内表面(检查范围为Im)，发现水冷壁管中间集箱存在异物(见图3)。

对#4锅炉39.2米层前墙燃烧器水冷壁管4#角至#8角5处可疑泄漏点进行内窥镜检查，重点检查水冷壁管对接焊缝外表面，发现5#角其中一根水冷壁管(与前述同一根)对接焊缝存在裂纹(见图4)，#8角鳍片与水冷壁管之间的焊缝存在缺陷(见图5)。

对#4锅炉水冷壁前墙下集箱进行内窥镜检查，探头从水冷壁管(与前述同一根)管口(见图6)伸入，重点检查水冷壁管下集箱(检查范围为左右备1.5m)相水冷壁管内表面(检查范围为Im)，经检查未发现异常情况。

3.2金相分析

对送检的#4锅炉水冷壁管沿管子的横断面取样制成金相试样，在金相显微镜下观察其金相组织。浸蚀剂为4%硝酸酒精溶液。取样位置如图1所示，爆管两端样品原编号为#1、#2，吹损管两端样品原编号为#3、#4。试验结果见图3～图6。

受检水冷壁管的金相组织均为铁素体+珠光体。#1管样珠光体球化级别为2.5至3.5级，倾向性至中度球化;#2管样珠光体球化级别为3至4级，轻度至中度球化，表明该管子曾经历超温运行工况，具有过热爆管特征。#3、#4管样珠光体球化级别为1.5至2级，未球化至倾向性球化，金相组织正常。

对送检的4号锅炉水冷壁管沿管子的横断面取样制成金相试样，在金相显微镜下观察其金相组织。浸蚀剂为4%硝酸酒精溶液。如图7所示，送检3根管样标记为4、5、后墙，对每根管样一端取样，样品原编号分别为#4、#5、#6。试验结果见图8～图11。

受检水冷壁管的金相组织均为铁素体+珠光体，珠光体球化级别均为1.5至2级，未球化至倾向性球化，金相组织正常。

3.3布氏硬度测试

受检水冷壁管硬度测试结果均符合DL/T438-2016标准的技术要求，

3.4运行资料分析

#4锅炉螺旋水冷壁管材为15CrMoG(报警温度449℃，保护跳闸温度463℃，材料极限温度550C)，事件发生前螺旋水冷壁温度正常，未出现超温现象，螺旋水冷壁温度最高点3390C，由此可排除超温的原因。

4原因排查

停炉后通过炉内重新上水检查，发现螺旋水冷壁管共有5个裂口，其中4个均出现在焊缝上，一个出现在母材上，经金相分析，母材上的裂口经分析为过热爆管导致，其他焊口处也存在焊接质量问题，组织人员利用图纸法检查确认，5个裂口均在同一根管子上。

对该管道进行压缩空气通流试验、木球通球试验等手段逐段检测通流情况，对爆管部位进行割管，最终发现该管系15m层处管段有一钢球，该钢球导致了该管系工质流通不畅，从而使得壁温过热，出现爆管。

5处理方案

换管前检查。取出管道内遗留的钢球，对切割下的泄漏段管道进行金相分析，分析出管材两端的过热情况(包括因冲刷导致泄漏的管子)，无过热现象，直接换管恢复管道。

换管方案。将管子拉出做让管，焊口在炉外焊接，形成的缝隙用同图纸材质的扁钢封堵，焊接完成后进行射线探伤。

换管后的管道检查。管子两端的焊口暂不焊接，将凝结水接入该管子迸行水压试验检查，水压试验正常后焊接并做射线探伤。

6防范措施

严格按照水冷壁安装施工工艺和通球试验规范进行施工操作。按照规定选择试验用球的直径，球必须能从管子中顺利通过，否则应找出原因对管子进行修理或更换;试验的管子及试验用球必须编号，实验完毕将球妥善保管，防止遗留管内;通球时，出球管口应设挡收球装置，管口正前方不得有人站立或行走。

提高施工操作人员工作责任心，加强施工记录、施工相关台账管理，做到每一个管口、每一道焊缝都能有历史记录可查，可追溯到责任人，把施工安全责任落到实处。

受热面管道安装、试验等重要工序应编写相应施工组织方案并各方签字，监理单位、建设单位、总包单位人员应现场见证，避免发生类似事件。口

参考文献

[1]《电厂金属材料》编写组，电厂金属材料，北京，水利电力出版社，1979.

[2]杨斌，1000MW主控运行规程，国投云顶湄洲湾电力有限公司，2017年版，