成海軍

東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司 四川成都 611731

1 鍋爐水冷壁泄漏的原因分析

某電廠鍋爐于2000 年1 月投產(chǎn)，系國內(nèi)某鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、固態(tài)排渣的煤粉鍋爐。日前，鍋爐右側(cè)墻，標(biāo)高24 米處的水冷壁管發(fā)生泄漏，泄漏前爐水pH 值約在9.2-9.5 之間。水冷壁管的設(shè)計(jì)材料為SA-210C，規(guī)格為Φ76×9，管內(nèi)介質(zhì)的設(shè)計(jì)溫度為350℃，工作壓力為18MPa。截至本次泄漏，已累計(jì)運(yùn)行約12 萬小時(shí)。

將泄漏的水冷壁管段取樣，對(duì)泄漏口縱剖，宏觀形貌特征如圖1 所示。①泄漏點(diǎn)位于管子向火面焊縫處，呈長方形，長約21mm，寬約14mm（圖1a）。②管子內(nèi)壁金屬表面上產(chǎn)生凹凸不平的腐蝕坑（圖1b），腐蝕坑處出現(xiàn)黑褐色腐蝕產(chǎn)物（圖1c）。③焊縫內(nèi)表面錯(cuò)口（圖1d），根部未焊滿（圖1e），最深約為2mm。④泄漏口附近管子外壁存在密集的周向裂紋，裂紋呈楔形由外壁向內(nèi)壁擴(kuò)展，裂紋內(nèi)存在腐蝕產(chǎn)物（圖1f）。

圖1 泄漏處宏觀形貌

圖2 金相組織

對(duì)泄漏管段縱剖面進(jìn)行金相檢測，用600# 金相砂紙打磨，然后采用金剛石拋光劑對(duì)試樣進(jìn)行機(jī)械拋光，使用4%硝酸酒精溶液（每100ml 溶液中：分析純硝酸4ml、無水乙醇96ml）進(jìn)行浸蝕，浸蝕后用無水乙醇清洗，并用吹風(fēng)機(jī)吹干。最后使用Axio Vert A1金相顯微鏡對(duì)金相組織進(jìn)行觀察，并參照標(biāo)準(zhǔn)DL/T674-1999《火電廠用20 號(hào)鋼珠光體球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)珠光體進(jìn)行球化評(píng)級(jí)，檢測結(jié)果如下。泄漏口邊緣的金相組織為鐵素體和碳化物，珠光體形態(tài)消失，碳化物呈球狀分布于鐵素體晶界與晶內(nèi)，珠光體球化評(píng)級(jí)5 級(jí)（圖2a）；距泄漏口邊緣5mm 處金相組織為鐵素體、珠光體和碳化物，珠光體內(nèi)的碳化物呈球狀聚集在晶界上，珠光體球化評(píng)級(jí)3-4 級(jí)（圖2b）；距泄漏口邊緣10mm 處金相組織為鐵素體、珠光體和少量碳化物，珠光體內(nèi)的碳化物呈球狀聚集在晶界上，珠光體球化評(píng)級(jí)3 級(jí)（圖2c）；距泄漏口邊緣15mm 處金相組織為鐵素體和珠光體，珠光體形態(tài)明顯，珠光體球化評(píng)級(jí)1-2 級(jí)，存在周向裂紋，可見裂紋呈楔形由外壁向內(nèi)壁擴(kuò)展，裂紋內(nèi)存在腐蝕產(chǎn)物（圖2d）

2 鍋爐受熱面管泄漏的防范對(duì)策

為切實(shí)抓好火力發(fā)電廠鍋爐四管受熱面的防磨防爆管理，尤其是管子的補(bǔ)焊作業(yè)質(zhì)量管理，認(rèn)真吸取此次水冷壁管爆漏的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在管子爆漏原因分析的基礎(chǔ)上特提出以下防范對(duì)策與措施：①按《火力發(fā)電廠鍋爐受熱面管監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則》，鍋爐水冷壁管段減薄超過設(shè)計(jì)壁厚的30%時(shí)，及時(shí)更換管道。管道減薄但未超過設(shè)計(jì)壁厚的30%時(shí)，確保剩余壁厚應(yīng)滿足運(yùn)行至下一個(gè)檢修期強(qiáng)度計(jì)算所確定的最小需要壁厚，否則應(yīng)及時(shí)更換。②受壓元件缺陷補(bǔ)焊適宜原則：對(duì)于管子因應(yīng)力腐蝕、蠕變和疲勞等產(chǎn)生的大面積損傷不宜采用補(bǔ)焊方法處理。在減薄面積不大或換管條件不允許情況下可進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，但應(yīng)嚴(yán)格按照焊接相關(guān)規(guī)程做好補(bǔ)焊工藝評(píng)定，焊接工藝評(píng)定合格后編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書，焊工應(yīng)進(jìn)行模擬練習(xí)，對(duì)于局部缺陷或焊縫局部缺陷宜采用機(jī)械方法消除，并在補(bǔ)焊前進(jìn)行無損檢測，確認(rèn)缺陷已徹底消除后方可開展補(bǔ)焊作業(yè)[1-2]。對(duì)于鍋爐四管受熱面的補(bǔ)焊，要求以氬弧焊補(bǔ)焊為主，并在補(bǔ)焊作業(yè)中著重控制焊接電壓、電流及焊接速度，控制焊接線能量及熱影響區(qū)，防止對(duì)母材產(chǎn)生過熱傷害。在受壓元件及其焊縫缺陷補(bǔ)焊后，應(yīng)進(jìn)行100%的無損檢測，必要時(shí)進(jìn)行金相檢驗(yàn)、硬度檢驗(yàn)和殘余應(yīng)力測定。補(bǔ)焊前后的檢驗(yàn)報(bào)告、焊接工藝資料等應(yīng)存檔記錄在案。③對(duì)于鍋爐承壓重要部件的更換、焊接，要做好金相檢驗(yàn)、焊接質(zhì)量及無損檢測的跟蹤檢查和規(guī)劃，做到材料正確、工藝規(guī)范、焊接質(zhì)量合格，掌握金屬組織、性能變化和缺陷發(fā)展情況，提前判斷，及時(shí)處理，把隱患消滅在萌芽狀態(tài)。④切實(shí)抓好鍋爐四管受熱面防磨防爆管理。在發(fā)電機(jī)組停機(jī)檢修期間，要按照標(biāo)準(zhǔn)要求認(rèn)真落實(shí)防磨防爆檢查，要嚴(yán)把四管受熱面檢修質(zhì)量關(guān)，確保檢修工藝和檢修質(zhì)量達(dá)標(biāo)；要注意深入分析設(shè)備缺陷和故障的特點(diǎn)，找出缺陷和故障的根本原因，提出解決問題的防范措施，并認(rèn)真吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷提高設(shè)備維護(hù)和檢修的質(zhì)量。⑤加強(qiáng)鍋爐汽水品質(zhì)的監(jiān)測與調(diào)整，確保汽水品質(zhì)合格達(dá)標(biāo)，并注意定期割取受熱面管子檢查其內(nèi)壁的腐蝕、結(jié)垢、積鹽情況，對(duì)超標(biāo)的按行業(yè)規(guī)定開展化學(xué)清洗，避免受熱面管產(chǎn)生垢下氫腐蝕，防止發(fā)展為氫脆。⑥加強(qiáng)鍋爐四管受熱面金屬監(jiān)督的技術(shù)監(jiān)督和指導(dǎo)，尤其要抓好受熱面管子的焊接工藝和質(zhì)量把控，確保鍋爐運(yùn)行安全穩(wěn)定[3]。

3 結(jié)語

管子內(nèi)壁腐蝕不是造成管子泄漏的原因，但大量內(nèi)壁腐蝕坑的存在會(huì)造成管子減薄，并導(dǎo)致腐蝕坑部位產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。因此，應(yīng)優(yōu)化鍋爐水質(zhì)，減少腐蝕源。如控制補(bǔ)給水和凝結(jié)水質(zhì)量，減少爐水中腐蝕性介質(zhì)的含量，做好停用爐的保護(hù)。