锅炉过热器爆管原因分析及预防措施

时间:2022-04-27 12:20:06

锅炉过热器爆管原因分析及预防措施

摘要:本文主要针对电厂锅炉高温过热器管连续出现爆管进行了简单的探讨,分析其爆管原因,并提出预防锅炉过热器爆管的措施,为锅炉的安全稳定运行提供保障,对其它电厂出现类似问题有借鉴作用。

关键词:电厂锅炉过热器爆管预防措施

中图分类号:U261.1文献标识码:A

现时期,随着我国经济、社会的发展,工业化进程的加快,对能源行业的要求越来越高,鉴于电厂锅炉设备对工业安全建设的重要意义,尤其是电能的需求量增大以及需求质量逐年增加,工业安全建设问题越来越被人们关注。锅炉作为电厂生产中重要的能源设备,其高效、有序运行对电厂安全、稳定生产起着重要的作用。然而,电厂锅炉因设计缺陷、安装遗留问题、运行时数增加、维护不到位等情况,往往存在诸多的安全隐患,导致事故的发生。本文针对广州市旺隆热电有限公司#1锅炉过热器爆管原因进行了详细分析,为电厂锅炉今后的运行维护提供参考,具有重要意义。

1 过热器爆管事件经过

旺隆电厂#1、2锅炉是东方锅炉实业公司提供的DG420/9.82-Ⅱ型锅炉,额定蒸发量420t/h,出口蒸汽压力9.82Mpa,过热蒸汽温度540℃,机组于2005年9月投产。

2010年6月15日旺隆电厂#1锅炉高温过热器B侧第25排第3条管(靠炉后)发生爆管,并吹穿第25排第4条管,当时累计运行时数约为30000小时。经抢修,更换爆裂管段和吹穿管段。随后委托华南理工大学材料科学与工程学院对高过管爆裂原因进行测试分析。2010年8月22日旺隆电厂#1锅炉高温过热器B侧第25排第3条管(靠炉后)又发生爆管,分析过热器管有异物堵塞,扩大检查范围至联箱,采用内窥和拍片结合的方法,在该管与联箱接管座第一个对接焊缝位置发现“钻孔底片”(俗称眼镜片),并在联箱接管座其它位置发现了5个眼镜片。

2 过热器弯管爆管原因分析

2.1 爆口宏观形貌观察

高温过热器管规格为Φ42×5,材质为12Cr1MoV,从爆裂管取爆口位置进行宏观形貌分析,如图1所示。

图1爆裂管的宏观照片

从图1可以看出:

(1)爆口位于高过炉管的拐弯内侧处,沿管件纵向分布,爆口周围壁厚明显减薄,由5.7mm3.4mm;

(2)爆口处呈厚唇状,有较严重的塑性变形,周围表面明显氧化,呈黑色;

(3)爆口附近尤其是两端有较多细小的分枝裂纹。

(4)对管外径的测量表明,爆口处的外径Φ达到45.7mm,有明显的胀粗;远离爆口处的外径Φ=43.5mm,气流冲刷管外径Φ=43.5mm,与原始规格没有明显变化。说明除爆口附近外,管件其它部位没有胀粗现象。

2.2 金相分析

将爆裂处切割下来,如图1(b)所示,为了对比分析,同时在远离爆口的基体以及非爆气流冲刷管上各切取一块试样用于金相分析,如图1(a)。沿纵向打磨、抛光金相试样,然后3%硝酸酒精浸蚀。爆口处抛光后的宏观形貌如图1(c )所示。

分别在浸浊前后对爆裂处进行金相观察和拍照,金相照片如图2~图6所示。其中图2是浸浊前裂纹尖端的金相照片,图3是浸浊后裂纹的低倍形貌,图4是浸浊后裂纹尖端的高倍形貌,图5是浸浊后爆口附近基体的金相组织,图6是远离爆口处基体的金相组织,图7是气流冲刷管基体的金相组织。

图2 图 3

图4 图 5

图6 图 7

从以上各图可看出:

(1)爆口裂纹尖端处发生较严重的蠕变现象,沿晶界出现大量蠕变孔洞,其蠕变孔洞等级达5级,这些蠕变孔洞连在一起形成大量晶界裂纹,大量晶界裂纹连在一起形成微裂纹,最后聚集成宏观裂纹。

(2)无论在爆口处还是远离爆口处,送检爆管的金相组织均为铁素体+弥散分布的碳化物,组织球化等级均已达到5级。

(3)送检非爆的气流冲刷管,其金相组织为铁素体+贝氏体,球化等级为3级,没有发现蠕变孔洞。

2.3 化学成分分析

从送检爆管上用线切割各切取一个10×10mm的试样用于化学成分分析。分析结果如表1所示,表中同时给出12Cr1MoV的GB5310-2008标准成分。

从表1可知,送检爆管的化学成分符合GB5310-2008/12Cr1MoV的标准成分。

表1 化学成分分析结果

2.4 综合分析

通过以上对爆裂管和冲刷管的宏观观察、金相组织及化学成分分析,可以看出:

(1)宏观形貌:爆口处管件发生明显宏观塑性变形,有明显减薄和胀粗现象,同时表面伴有较严重的氧化;除爆口附近外,管件其它部位没有胀粗现象。

(2)爆管的金相组织:无论在爆口处还是远离爆口处,爆管的金相组织均为铁素体+弥散的碳化物,组织球化等级均已达到5级;爆口处蠕变孔洞等级为5级,远离爆口的基体则无明显蠕变孔洞。

(3)冲刷管的金相组织:为铁素体+贝氏体,球化等级为3级,没有发现蠕变孔洞。

(4)成分分析:送检爆管的化学成分符合12Cr1MoV的国家标准。

从爆口管整体基体的金相组织老化等级已达5级(已达到电力部标准规定的最高等级)来看,送检爆裂高过管整管均已达到较高的组织老化等级。该管于2005年9月投产,运行时间只有5年左右,而一般来讲,这种锅炉管的设计运行时间为10年以上。在远低于设计运行时间内出现这种严重的组织老化情况,在材料化学成分合格的前提下,说明送检爆裂管整管存在严重的超温运行现象。与其相邻的气流冲刷管的组织老化等级为3级,这说明,严重超温运行现象主要发生在爆裂管上,其它管件的组织虽有一定程度的老化,但没有严重的超温现象。旺隆电厂第二次过热器爆管并发现接管座存在眼镜片,刚好验证了爆管是局部严重超温引起的。

3预防锅炉过热器爆管的措施

锅炉受热面失效机理是多样的,包括蠕变、过热、热疲劳、磨损、腐蚀等,故发生锅炉过热器爆管的原因也是复杂的,只有针对失效机理制定相应措施,对症下药,并一一落实,才能避免事故的重复发生。

3.1 安装措施

机组安装期间的质量把关是保证机组安全稳定运行的基础,旺隆电厂过热器爆管就是安装时联箱遗留眼镜片造成的,所以机组安装验收必须做好以下几点:

(1)集箱内部检查,清理杂物,并做好清理封闭签证;

(2)管排组合对口焊接后通球试验,目的是对组合后的焊口进行焊口内径检查,防止出现内部堵塞;

(3)管排安装对口焊接前通球试验:目的是检查设备存放、倒运期间有无异物留在管内,消除设备爆管隐患;

(4)做好通球试验签证。

3.2 运行措施

机组的安全、有效运行是锅炉过热器管寿命得以保证的前提,运行人员对设备异常及时发现,将大大降低事故的发生。,所以机组运行必须做好以下几点:

(1)锅炉不超限运行,对锅炉压力、温度做好监盘工作。

(2)对于异常参数及时发现和统计,便于机组检修时的检查。在2011年#2炉C修时内窥抽查屏式过热器有超温记录的11个联箱,结果在第8个进口联箱发现三块约75×75mm铁块,第5个和第12个中间联箱各有一块铁渣,正是及时的发现和处理,避免了事故的再次发生。

(3)减轻飞灰磨损,从运行调整着手,控制合理的过剩空气系数、减少锅炉各处的漏风以降低烟气流速,重视燃烧调整工作,避免不完全燃烧的发生。

(4)防止和减轻低温腐蚀,一是尽量设法减少烟气中的S03,以降低烟气的露点和减少硫酸的凝结量,使腐蚀减轻;二是提高空气预热器冷端的壁温,使之在高于烟气露点下运行。

3.3 检修措施

检修是及时发现、解决问题的必要手段,也是机组设备健康也否的诊断手段。机组的A、B、C、D修以及临修都是检查锅炉过热器的重要时机,必须层层落实,责任到人,并做到以下几点:

(1)根据过热器寿命评估,对过热器管进行更换或材料升级。

(2)采用新的防磨、防腐蚀工艺,预防磨损和腐蚀,延长设备使用寿命。

(3)在检修中严格履行三级验收制度,工作负责人必须由有经验的、有责任心、有耐心和细心的师傅担任。

(4)在检修中严格执行检修文件包和作业指导书,对每一项内容必须认真落实,严禁漏项、漏检,相关工艺符合规范要求。

(5)存在的隐患的及时消除,禁止遗留问题。

3.4 监督措施

锅炉监督和金属监督须履行监督职责,对机组锅炉运行和维护进行监督和指导,及时提出整改和设备、系统改进,使设备在可控状态下运行。监督措施有以下几个方面:

(1)设备技术档案、事故档案及试验档案齐全。

(2)运行操作、检验、焊接、焊后热处理、无损检测人员,应取得相应的资格证书。

(3)掌握运行方式和运行参数,做好异常统计和分析,并做好运行指导。

(4)提出检修项目,跟踪、落实监督项目,并在机组检修过程中发挥指导和验收把关作用。

4 综述

文章针对锅炉过热器管爆管原因进行了分析,并给出了相应的解决措施,措施实施后旺隆电厂至今未发生过热器爆管事故,达到预期效果。但由于引起电厂锅炉过热器爆管的因素众多,本文只是进行了简单的探讨,要构建科学性、系统性、合理性的电厂锅炉设备管理体系,还需要进一步的研究,以提出更合理、科学、操作性强的改良措施。电厂锅炉过热器管爆管原因分析并不单单需要理论知识,还需要实践管理经验以及研发配备具有良好性能的新设备。

参考文献

[1] DL/T 5210.2-2009 电力建设施工质量验收及评价规程 第2部分:锅炉机组.

[2]周晰. 火力发电厂锅炉受热面失效方式与防护.中国电力出版社,2003.

[3]高岩.广州市旺隆热电有限公司高过管爆裂原因分析.华南理工大学,2010.

[4] DL/T 748[1].2-2001 火力发电厂锅炉机组检修导则 第2部分:锅炉本体检修.

[5] DL612-96 电力工业锅炉压力容器监察规程.

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