陳要華， 薛 騰

（山西耀光煤電有限責(zé)任公司，山西 平遙 031105）

0 引言

山西耀光煤電有限責(zé)任公司2 號(hào)爐是SG-705/13.7-M453 型超高壓一次中間再熱，單汽包自然循環(huán)、循環(huán)流化床鍋爐，制造廠家為上海鍋爐廠有限責(zé)任公司，制造日期為2008 年12 月。鍋爐主要參數(shù)：額定蒸發(fā)量為705 t/h，過熱蒸汽壓力為13.7 MPa，過熱蒸汽溫度為540 ℃。其他參數(shù)分別為：屏式過熱器熱段數(shù)量7 片；熱段管規(guī)格為d42 mm×6.5 mm，共42 根，管中心間距60 mm；屏式過熱器熱段材質(zhì)為12Cr1MoVG；熱段受熱面積738 m2。

1 設(shè)備狀況及爆管過程

2 號(hào)爐屏式過熱器爆管經(jīng)過：2014 年7 月29日12 時(shí)29 分，2 號(hào)機(jī)組并網(wǎng)，并網(wǎng)后機(jī)側(cè)補(bǔ)水量偏大，約為25 t/h，負(fù)荷一直穩(wěn)定在105 MW，過熱器、再熱器壁溫經(jīng)常超溫；8 月1 日3 時(shí)34分機(jī)側(cè)補(bǔ)水量增至32 t/h；8 月2 日1 時(shí)20 分爐膛負(fù)壓突然擺至350 Pa，機(jī)側(cè)補(bǔ)水量持續(xù)增大，4時(shí)00 分補(bǔ)水量穩(wěn)定在40 t/h，4 時(shí)18 分降負(fù)荷至60 MW，6 時(shí)40 分向中調(diào)申請停機(jī)，9 時(shí)15 分發(fā)變組解列。

停爐后搭架檢查發(fā)現(xiàn)爆管位于屏式過熱器第10 屏，即屏式過熱器熱段左數(shù)第6 屏、爐后向爐前數(shù)第1 根管向火側(cè)，距下方澆注料約100 mm，標(biāo)高28 m 處。吹損減薄爆口2 處，其中一處位于熱段爐左數(shù)第6 屏、爐后向爐前數(shù)第2 根管，另外一處位于熱段爐左數(shù)第7 屏、爐后向爐前數(shù)第1 根管。截至本次爆管前累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約11 000 h，管子規(guī)格d42 mm×6.5 mm，材質(zhì)為12Cr1MoVG。

2 爆管原因分析

2.1 現(xiàn)場檢查分析

a） 經(jīng)宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)2 號(hào)爐熱段爐左數(shù)第6屏、爐后向爐前數(shù)第1 根管向火側(cè)爆口縱向（軸向） 開裂約459 mm，最大張口71 mm。其實(shí)此爆口由兩部分組成——爆口張開部分和上側(cè)吹損部分。爆口張開部分爆破時(shí)破口張開很大，呈喇叭狀，邊緣明顯減薄，厚約1.5 mm（見圖1、圖2），爆口附近管子脹粗較大（見圖3），爆口向火側(cè)外壁有較厚的氧化層，氧化層表面龜裂，爆口內(nèi)壁由于爆管時(shí)管內(nèi)介質(zhì)急速?zèng)_擊而顯得十分光潔，上側(cè)吹損部分表面光滑；遠(yuǎn)離爆口管子外表面有呈藍(lán)黑色氧化皮，局部已經(jīng)脫落。此外，兩處爆口均為被吹損后壁厚不足造成的塑性變形爆口形貌，一處為熱段爐左數(shù)第6 屏、爐后向爐前數(shù)第2 根管，爆口大小約為27.4 mm×8.5 mm（長×寬）；另一處為熱段爐左數(shù)第7 屏、爐后向爐前數(shù)第1 根管，爆口大小約為75 mm×14.3 mm（長×寬）。

圖1 屏式過熱器現(xiàn)場爆管圖

圖2 左數(shù)第6 屏爐后向爐前數(shù)第1 根爆管圖

圖3 左數(shù)第6 屏爐后向爐前數(shù)第1 根爆管漲粗部分圖

對6 根管樣管徑脹粗測量顯示，左數(shù)第6 屏第1 根管距離爆口上端150 mm～700 m 范圍內(nèi)管段（來樣管長） 和爆口下端50 mm 處，有不同程度的脹粗，脹粗率最高達(dá)21%，另外5 根管子脹粗基本還在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，具體管徑脹粗見表1。

b） 現(xiàn)場用直讀式光譜儀對爆管材質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)，結(jié)果符合12Cr1MoVG 化學(xué)成分要求，具體情況見表2。同時(shí)，第一時(shí)間查驗(yàn)了鋼管原材料質(zhì)保書和入廠復(fù)驗(yàn)報(bào)告，確認(rèn)了設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算書，結(jié)果均為合格。

c） 經(jīng)現(xiàn)場割樣后檢查，內(nèi)壁光滑，內(nèi)壁無結(jié)垢現(xiàn)象，無氧化皮脫落現(xiàn)象，水質(zhì)合格，現(xiàn)場安裝焊口根部不存在焊接缺陷。

d） 金相分析表明（管樣取金相試樣部位見表3）：1 號(hào)管樣爆管試樣爆口邊緣、爆口附近和脹粗管段組織出現(xiàn)相變和不完全相變組織，并且晶粒細(xì)小和拉長，說明該管由于短時(shí)過熱而爆破，超溫幅度較高。

2 號(hào)、3 號(hào)、5 號(hào)管樣試樣內(nèi)外壁存在一層50 μm 左右的氧化皮，試樣基體金相組織為鐵素體+碳化物+珠光體，珠光體球化3～3.5 級(jí)。說明熱段屏式過熱器存在超溫現(xiàn)象，并且幅度還不小。6 號(hào)管樣試樣基體珠光體球化1.5 級(jí)，2 號(hào)機(jī)組截至本次爆管累計(jì)運(yùn)行11 000 h，球化速度正常。

表1 管樣編號(hào)及管徑脹粗測量結(jié)果

表2 管樣直讀光譜元素分析結(jié)果

2.2 討論和分析

從爆口形貌判斷，首次爆口應(yīng)該是熱段爐左數(shù)第6 屏、爐后向爐前數(shù)第一根向火側(cè)爆口張開最大部分，上側(cè)爆口為相互沖刷的結(jié)果，2 號(hào)、5號(hào)管樣爆口應(yīng)該是吹損爆口。根據(jù)現(xiàn)場所掌握的情況及試驗(yàn)分析可知，此次爆管原因基本上是一起超溫過熱引發(fā)的爆管。

表3 樣管取金相試樣部位

3 處理方案

對爐膛內(nèi)屏式受熱面下部澆注料進(jìn)行100%宏觀檢查，對已脫落澆注料的受熱面管排進(jìn)行測厚和澆注料恢復(fù)；依據(jù)《水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》（GB/T 9222—2008）標(biāo)準(zhǔn)對重點(diǎn)磨損區(qū)域壁厚進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，確定更換范圍，對壁厚小于標(biāo)準(zhǔn)的管排全部更換，對已發(fā)生磨損但壁厚大于標(biāo)準(zhǔn)的管排，做好記錄，監(jiān)督運(yùn)行。依據(jù)《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》（DL/T 438—2009）相關(guān)規(guī)定，受熱面管子更換后對焊口進(jìn)行100%的射線或超聲探傷，并記錄。按照水壓試驗(yàn)相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行水壓試驗(yàn)，確保鍋爐無泄漏。

4 運(yùn)行調(diào)整控制措施

a） 鍋爐點(diǎn)火后，嚴(yán)格控制床溫升速不超過3 ℃/min，控制汽溫升速不超過2 ℃/min。投煤后，嚴(yán)禁煤量大幅波動(dòng)，以保證鍋爐各床溫測點(diǎn)溫升均勻。

b） 機(jī)組啟動(dòng)過程中通過燃燒調(diào)整控制汽溫，嚴(yán)禁大量投入減溫水，如必須投入減溫水控制時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制減溫器后溫度大于對應(yīng)的飽和溫度10 ℃以上，避免由于減溫水霧化不良，受熱面積水形成水塞，導(dǎo)致管道壁溫急劇升高。

c） 運(yùn)行中加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行監(jiān)視、調(diào)整，減少熱偏差，確保鍋爐正常運(yùn)行。

5 結(jié)束語

通過對屏式過熱器熱段管定期（機(jī)組臨停）進(jìn)行金屬取樣分析和燃燒優(yōu)化調(diào)整，把屏式過熱器爆管這一影響安全生產(chǎn)的不安全因素控制在最低點(diǎn)。通過這次論證分析為流化床鍋爐受熱面類似問題的現(xiàn)場處理提供一些參考和借鑒，也為流化床鍋爐受熱面部件的現(xiàn)場檢修、安裝、改造、施工指明一些注意事項(xiàng)。