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某電廠1號機組鍋爐水冷壁泄漏失效分析

  • 來源: 大唐東北電力試驗研究院
  • 作者: 于宏辰,孫旭
  • 發布時間: 2018-08-13

1 前言

某電廠1號機組鍋爐(350MW級超臨界機組)由上海鍋爐廠有限公司生產。汽輪機由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的超臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、凝汽抽汽式汽輪機,型號為:C350/280-24.2/0.4/566/566型,旁路系統采用30%B-MCR電動兩級串聯旁路系統,配置一臺100%汽動給水泵組(主給水泵),50%電動給水泵組(啟動備用給水泵)。發電機為哈爾濱電機有限公司制造,額定容量為350MW,最大連續輸出功率380MW,定子電壓20kV,定子電流11887A,靜止勵磁,水氫氫冷卻方式,額定氫壓0.35MPa。2017年11月25日07時00分,檢修人員檢查發現1號爐干渣機排渣較濕,立即進行排查,判斷為水冷壁泄漏,11月28日泄漏有增大趨勢,決定盡快停爐處理。

2資料檢查

某電廠1號機組鍋爐為超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐,單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒、平衡通風、Π 型布置、固態排渣、全鋼架懸吊結構。漏泄水冷壁為鍋爐冷灰斗上部水冷壁下集箱入口管排,管子規格為:φ32×6mm,材質:15CrMo。機組累計運行約14490小時,累計啟停次數19次。

3實驗分析

3.1宏觀檢查

泄露水冷壁現場照片及宏觀檢查如圖1所示,從圖中可以看出,泄漏點均發生在背火面,從爐右數第7根管子折角彎頭下部有一裂口(泄漏點1),裂口周邊有減薄現象,裂口長度8mm,裂口寬度1mm。與其相鄰的第6根管子一處被吹損出一溝痕,并出現圓孔直徑約2mm的漏點(泄漏點2);另一處也有減薄現象,并已出現小的裂口,裂口長度約14 mm(泄漏點3)。值得注意的是,在兩根管之間的鰭片上部存在較大缺口(圖(a)白色箭頭所示)。對泄漏管向火側宏觀觀察發現,兩管彎頭處焊接質量均較差(圖(e)白色箭頭所示);并且,兩管彎頭處由于焊接質量不良引起該位置管材與鰭片發生撕裂(圖(f)、(g)白色箭頭所示),導致兩管間鰭片上部較大缺口的形成,煙氣由缺口對7號管背面進行沖刷,形成減薄,泄漏。

 

圖1 (a)未割管前整體漏泄部位圖(背火側),(b)第7根管泄漏點宏觀形貌(背火側),(c-d)第6根管兩處泄漏點宏觀形貌(背火側),(e)割管后漏泄部位背面圖(向火側),(f)、(g)為(e)的放大圖

3.2成分分析

失效水冷壁管進行光譜成分分析。如表1所示,從表中可以看出,失效水冷壁管材質的主要合金元素含量與標準(GB/T 991-2006)中的15CrMo成分相符。

表1 水冷壁管化學成分

 

3.3 硬度檢查

對兩根失效水冷壁硬度進行檢查,如表2所示。其中,第6根硬度為137 HB,第7根硬度為150 HB,均符合GB/T 438-2016標準的要求(125-170 HB)

表2 水冷壁管硬度

 

3.4 金相檢查

對兩根失效水冷壁進行金相檢查,結果如圖2所示。從圖中可以看出,泄漏點附近和遠離泄漏點水冷壁的金相組織均為鐵素體+珠光體,組織正常。

 

圖2 第6(a)、7(b)根泄漏點附近水冷壁管金相組織圖;第6(c)、7(d)根遠離泄漏點水冷壁管金相組織圖。

4失效原因分析

通過以上試驗證明,第6、7根水冷壁管材料的化學成分、組織及硬度值均正常,說明材料無過熱老化現象存在。但由于水冷壁第7根管向火側彎頭處鰭片焊接質量較差,在機組運行過程中該位置管材與鰭片發生撕裂,形成缺口;煤灰通過缺口對第7根管彎頭處造成吹損減薄最終導致泄漏。通過宏觀觀察和泄漏點形貌及相互位置關系可以確定,泄漏點1為第一泄漏點。隨后,從該泄漏點噴射的高溫蒸汽吹損與其相鄰的第6根管子,導致泄漏點2、泄漏點3的產生。

5結論

送檢第6、7根水冷壁管的化學成分、顯微組織和硬度均正常,無過熱老化現象存在。但由于水冷壁第7根管向火側彎頭處鰭片焊接質量較差,在機組運行過程中該位置管材與鰭片發生撕裂,形成缺口;煤灰通過缺口對第7根管造成吹損減薄;導致泄漏。泄漏點2、泄漏點3均為泄漏點一吹損造成的。

6 建議

6.1建議利用今后大、小修的時間,對鍋爐相似部位的水冷壁彎頭位置進行重點防磨防爆檢查。

6.2建議對水冷壁管鰭片及其焊接質量進行重點監督檢查,對存在焊接缺陷的鰭片應及時進行檢查。

 


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