陡河电厂6号炉-过热器二级减温器管座缺陷处理

丁海龙

摘要：本文通过过热器二级减温器喷嘴管座缺陷的原因分析和处理，通过对减温器喷嘴管座出现裂纹的原因进行分析，并对照陡河厂实际工作，总结了类似缺陷的处理经验。

关键词：减温器管座裂纹缺陷原因分析处理经验总结

中图分类号：C35文献标识码： A

0引言

在陡河电厂6号机组大修中，发现过热器二级减温器的喷嘴管座处存在多处径向裂纹。类似缺陷时有发生，现就该类缺陷的产生原因和处理方法加以分析和总结。

1设备概况

陡河电厂6号锅炉是哈尔滨锅炉厂生产的HG—670/140—9型一次中间再热的单汽包自然循环锅炉，于1984年12月底投产，其一次气温调节采用二级喷水减温进行调节。一级减温器设在前屏过热器与后屏过热器之间，二级减温器设在对流过热器的冷段与热段之间，两者共同对主蒸汽的温度进行调节。

二级减温器由内外套筒与喷嘴组成，额定喷水量为11.5T/H，二级减温器筒身Φ368 mm×45mm/70 mm，总长度为10050 mm（由Φ368 mm×70 mm、长3230 mm的10GrSiMoV7的管和Φ368 mm×45 mm、长6820 mm的12Gr1MoV的管两端焊接而成），内套管为Φ220 mm×6 mm长3330 mm的12Gr1MoV管。喷嘴的规格为Φ42 mm×5 mm，其材质为12Gr1MoV，在喷嘴的一侧开48个Φ4 mm的喷水孔。

喷嘴与内外筒壁的连接结构如图1-1所示，减温水进入减温器的喷嘴后，从端部的48个小孔喷出，其方向与气流方向相同，这样蒸汽将水流破碎成雾状，使水更迅速更均匀的吸收蒸汽热量汽化，从而起到降低蒸汽温度的作用。

图1-1 减温器喷嘴结构

2管座焊缝缺陷情况

6号机组过热器二级减温器喷嘴管座磁粉检验后，发现缺陷，切割减温器喷嘴管座焊缝，发现在切开后的外筒壁有多处径向裂纹和贯穿筒壁的裂纹，随即对几处较长的裂纹进行打磨，观察裂纹深度等情况后，进行渗透检测，结果如图2-1所示。用内窥镜检查管座周围的外筒内壁，未发现较大或分布较密集的裂纹。

图2-1 联箱管座着色探伤图

3产生缺陷的原因

3.1 工作环境

喷水减温器处在高温蒸汽与低温减温水的混合部位，尤其是喷嘴周围。额定工况下，二级减温器入口蒸气温度为507℃，而减温水温度为160.4℃，两者温差近350℃，喷嘴处在冷热交变的环境中，受到热应力的长期作用，极易引起“热疲劳破坏”。从理论的角度，裂纹是由于金属内部冷热不均、温差较大、引起金属内部产生较大的热应力，长时间作用，金属内部结构发生破坏而形成的。

该减温器已运行近26年，长期处在冷热两种流体汇流的状态下，仅热胀冷缩的热应力就会对金属材料的结构产生巨大影响。

3.2 管道振动

减温水供水管道运行中发生的长期振动，也会对联箱管座产生较大的附加应力，当应力积蓄到一定程度时，会和热应力的作用累加，加剧热疲劳破坏的发生，从而引起裂纹的发生。

3.3减温器使用不当

减温器使用不合理，如低负荷时投减温水，则容易使减温水不能快速、及时雾化而喷溅在减温器内套筒上，使内套筒的热应力增加。减温水阀门内漏，则减温器一直处于投运状态，也会在一定程度上加大减温器内套筒的热应力，从而加快裂纹的产生和发展。

3.4焊接及热处理质量不合格

焊接时如果质量不合格，或者热处理不当，则会使焊缝硬度变大且残留较大的焊接应力，晶粒粗大，影响焊缝的使用寿命，设备运行后，在交变热应力的影响下，导致焊肉及相连母材处产生裂纹。

3.5通过对现场及相关资料进行的检查，该缺陷发生的根本原因就是长期处在交变热应力的环境中引起的热疲劳破坏。

4缺陷的处理

经多次分析研究，决定对该处的裂纹进行打磨，观察裂纹发展情况，并同内窥镜检查外筒内壁的裂纹情况，如果在其他部位很少且无较大裂纹，并且此处裂纹延伸长度可以切除掉，则要用角向磨光机等将裂纹部位挖除，对挖除部位堆焊填补,在距焊接点300mm处进行焊前预热,加热温度250—300℃,焊后热处理。

经过多次打磨、探伤，最终将管座处裂纹全部挖掉，见图4-1，裂纹焊前预热和堆焊填补，对堆焊后的管座着色结果见图4-2。将着色后发现的细小裂纹再进行挖除补焊后，按焊接工艺对管座立焊缝进行焊接和热处理，焊缝着色结果见图4-3，射线探伤结果无异常。

图4-1联箱管座挖除过程中图4-2 联箱管座堆焊后着色结果

图4-3喷嘴管座立焊缝焊接后着色结果

5 经验总结

通过此缺陷的分析和处理，可以从中汲取有益的经验和教训，现总结如下，以便今后的工作的借鉴。

5.1加强焊接全过程的工艺和质量管理

焊接及其热处理是过热器二级减温器喷嘴管座缺陷处理质量的重要保证。在此次缺陷处理过程中，从焊前准备到焊接和热处理，焊接工艺中均有明确描述，严格按照焊接工艺进行焊接和焊前后热处理，及时进行打硬度和射线检查，保证焊接质量。

5.2加强备件质量管理

备件质量的可靠是检修质量和设备良好运行状态最有利的保证。陡河电厂通过自己几十年的实践已经形成了一套行之有效的备件质量管理体系。这点从现场稳定的设备运行状态和过热器二级减温器能够数十年稳定运行就可体现。

5.3提高检修质量和运行水平，确保减温器状态良好

通过对减温水联箱管座裂纹缺陷的分析过程可以了解，陡河厂的检修管理通过三级验收的质量管理体系，已经基本上满足修必修好的要求。杜绝了减温水阀门的内漏，避免了减温水由于设备缺陷自投运现象的发生，从一定程度上延长了减温器的使用寿命，陡河电厂的发电部已经形成一套合理、有效设备运行方式，从制度上保证了减温器的合理正确的使用。

5.4加强寿命管理和设备劣化分析

通过本次缺陷的分析和处理，认为做好设备的寿命管理和劣化分析是十分必要的。无论从减温器的设计使用寿命还是从其实际使用时间考虑，20多年的使用年限已经是很长，需要加强检查的广度和深度。从过热器二级减温器联箱管座延伸至其他各个设备，要针对其易出现的劣化倾向特征进行监控检查，争取做到逢停必检，把握好其劣化规律。力求做好寿命管理分析，做到及时、有效的维修管理。

参考文献：

[1] 王宏亮 Q/CDT－IDHTP 10032－2013《大唐国际陡河发电厂三、四期锅炉检修工艺规程》2013

[2] 郭延秋《大型火电机组检修实用技术丛书 锅炉分册》中国电力出版社2003.9