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类型660mw超超临界锅炉爆管分析.doc

  • 上传人:cjc2202537
  • 文档编号:1269595
  • 上传时间:2018-06-21
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    660mw超超临界锅炉爆管分析.doc
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    1、 超超临界直流锅炉后屏过热器爆管分析及处理胡继武江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司,江苏 启东市 226246摘要:通过对大唐国际吕四港发电分公司超超临界直流锅炉后屏过热器爆管事例进行原因分析及处理,指出防止“四管”爆漏必须从源头做起,必须进行基建、运行和检修全过程的锅炉监察才能有效减少锅炉“四管”爆漏事故,减少非计划停运,减少经济损失。关键词:锅炉后屏过热器爆管 原因分析及处理 防爆工作重点0 引言大唐国际吕四港发电分公司 4660MW 机组锅炉是超超临界参数变压运行直流锅炉,采用 型布置、单炉膛、改进型低 NOX PM(Pollution Minimum)主燃烧器和 MACT(Mitsui

    2、bishi Advanced Combustion Technology)型低 NOx 分级送风燃烧系统、墙式切园燃烧方式,炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁、带再循环泵的启动系统、一次中间再热。屏式过热器(三级过热器)蛇形管共有 35片屏,每片屏由 19 根管组成,横向节距为 534mm,管子材质 SA-213TP347H、SA-213S30432 以及 SA-213TP310HCbN,管径为 51/63.5,管子平均壁厚为 8.011.5mm 。1 号锅炉于 2009 年 5 月安装完毕,2010 年 1 月 11 日试运行时,后屏过热器爆漏故障迫使停炉抢修,爆管管段材质:A-213S30

    3、432,规格:519.5。现将爆管原因分析如下:1 原因分析11 现场检查111 爆破口位置:爆管位置在炉内标高 59 米,后屏过热器第 17、18 屏(从左向右)第 8 根(从前向后)下部“U”型弯水平直管段中间部位为爆破口,吹薄第 17 屏第 9 根直管(标高 61 米) 。112 破口基本情况爆破口呈菱形折弯,爆口边缘较钝,爆管颜色整体呈暗褐色。爆管直段过热变黑。 (见图 1、2)图 1:后屏第 18 屏第 8 圈(下弯) 图 2:后屏第 17 屏第 8 圈(下弯)113 过热器管屏检查情况对过热器管屏进行全面检查,发现后屏第 15 屏(从左向右)第 7 根(前向后) 、16 屏第 10

    4、 根、17 屏第 8、9、10、11、12、13 根、18 屏第 7、8、9、10、11、12、13 根,末过第 24 屏(从左向右)第 8 根(前向后) 、26 屏第 9、10 根、27 屏第 7、8、9 根、28 屏第 7 根、29 屏第 7、8、9 根、 32 屏第 10 根,一共有 26 根管段存在明显过热变黑现象。114 过热器管屏节流孔、集箱检查对后屏过热器第 17、18 屏(从左向右)第 8 根(从前向后)节流孔部位割管进行检查,未发现异物。后屏入口集箱内窥镜检查:集箱内发现有氧化铁块,聘请打捞公司进行打捞清理(取出异物如图 3) 。图 3:后屏入口集箱内异物12 变黑管及爆管管

    5、段理化检验对后屏第 17 屏(左往右数)第 9 根(前往后数)变黑直管(见图 5 标高 61 米材质:SA-213S30432,规格:519.5) 、后屏第 17、18 屏第 8 根爆管管段(见图 6 材质:SA-213S30432,规格:519.5)第 17 屏第 8 根直段(见图 6 下部出口约 61 米 材质:SA-213TP347H,规格:518、上部入口约 71 米材质:SA-213S30432,规格:519)进行取样分析。图 5 表面发黑的 17-9图 6 爆管附近管段宏观照片(红框代表金相、硬度及断口试验取样部位)121 硬度结果依据 GB/T 231.1-2002“金属布氏硬度

    6、试验第 1 部分试验方法” ,试样表面经金相砂纸磨光,对管子向火面和背火面进行检验,采用台式布氏硬度计。测试设备为 HBRVU187.5 型布洛维硬度计,试验条件:负荷 187.5Kg、钢球直径 2.5、负荷保持时间 10s、压痕直径的测量精确到 0.005。宏观照片及取样部位见图 5、6,硬度试验结果示于表 1。表 1 硬度测量结果硬度测量值( HBW)样品编号 材质 测量位置 1 2 3 硬度值内弧 184 184 186 185外弧 185 183 181 18317-8 弯管(下 5) Super304H中性面 184 185 184 18417-8 直管(下4) Super304H

    7、直管 183 185 187 18517-8 爆口附近(下 3) Super304H 直管 182 182 182 18218-8 爆口附近(2) Super304H 直管 190 190 188 18917-9 表面发黑的 Super304H 直管 183 184 183 184ASTM A213-S30432 硬度 219 HB17-8 直管(上)TP347H 直管 134 134 133 134ASTM A213-TP347H 硬度192 HBDL438 对 TP347H 硬度控制范围参考值 HBW140192122 金相结果依据 DL/T 884-2004“火电厂金相检验与评定技术导则

    8、”对送检管样进行金相检验。取样部位见图5、6。表 2 金相试验结果照片编号样品编号材质 取样位置 说明放大倍数1 200217-8上 TP347H 中部组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 5-6 级求,没有明显混晶。外壁无明显粗晶特征。 5003 中部 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级。含有大量析出物(能谱表明其成分为 Nb) 5004 外壁 外壁存在混晶层,宽度不均,约为 400m。 100517-8下 1Super304H 外壁混晶表层有异常粗大的奥氏体晶粒,粗晶晶粒度 2级,细晶晶粒度 8-9 级,级差 6-7 级 2006 17-8 Super 爆口 组织短时超温特征明显,原奥氏体晶粒拉

    9、长变 200下 2304H 形717-8下 3Super304H爆口附近 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级。 5008 直管 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级。 500917-8下 4Super304H 直管外壁外壁局部有异常粗大的奥氏体晶粒,粗晶晶粒度 2 级,细晶晶粒度 8-9 级,级差 6-7 级 50010 弯管外弧 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级 50011 中性 面 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级 5001217-8下 5Super304H弯管内弧 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级 50013 中部 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级含有大量析

    10、出物(能谱表明其成分为 Nb) 50014 外壁 1 局部有异常粗大的奥氏体晶粒,粗晶晶粒度 2级,细晶晶粒度 8-9 级,级差 6-7 级 2001517-9 Super304外壁 2 局部有异常粗大的奥氏体晶粒,粗晶晶粒度 2级,细晶晶粒度 8-9 级,级差 6-7 级 20016 5001718-8 1 Super304 爆口组织短时超温特征明显,原奥氏体晶粒拉长变形,局部有拉长后的空洞特征 50018 爆口附近 组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 7-8 级, 含有大量析出物(能谱表明其成分为 Nb) 5001918-8 2 Super304 爆口附近外壁局部有异常粗大的奥氏体晶粒,粗晶晶粒度

    11、 2级,细晶晶粒度 8-9 级,级差 6-7 级 500123 扫描电镜结果在爆管处取样,将未完全断开取样(18-8)置于液氮温度(196)中完全冷却后人为在裂纹处敲断试样,在电镜下观察整体断口。仪器型号:捷克 TESCAN VEGA TS5136XM 扫描电子显微镜。观察表明原断口部位有较明显的脆断特征。18-8 人工低温敲断断口照片照片 1 18-8 断口 25 照片 2 表面氧化物 1000照片 3 解理特征 1000 照片 4 撕裂特征 1000断口宏观上没有明显的塑性变形,标记内为敲断断口,标记外为原始断口,原始断口完全被氧化物覆盖,氧化物致密,经过弱酸清洗,原始断口部分呈现照片 3

    12、 中解理特征,表面该断口为脆性解理断口。边缘部分存在少量照片 4 中撕裂棱,表明该部分为撕裂。利用能谱对金相样观察到的大量夹杂进行成分分析,Super304H 金相取样上有大量的颗粒状的纯Nb 的夹杂,下图选取 17-8 照片说明。析出物能谱检验(点扫描)17-8照片 5 二次电子像灰色十字为扫描点 25 照片 6 能谱扫描结果 1000元素 Nb LWt% 100.00At% 100.001 3 初步试验结果131 取样 17-8、18-8(Super304H 材质)各部位的硬度均值在 HBW182189 之间,表面发黑 17-9的管样硬度均值为 HBW184,均满足 ASTM 213 对

    13、S30432(即 Super304H)钢的硬度要求。发黑管段与其他管段硬度无显著差异。取样 TP347H 的硬度均值为 HBW134,满足 ASTM A213-TP347H 硬度192 HB 要求,但低于DL438 对 TP347H 硬度控制范围参考值( HBW140192 )132 取样 Super304H 材质管样组织为奥氏体 +孪晶,基体晶粒度 6-9 级,基体中含有大量弥散夹杂(能谱表明其成分为 Nb) 。在 17-8、18-8 及表面发黑管样 17-9 及爆管样金相观察发现,靠外壁的表层均有局部异常粗大的奥氏体晶粒,粗晶晶粒度 2 级,级差 6-7 级。GB5310 对10Cr18N

    14、i9NbCu3BN(对应于 ASTM 的 S30432)晶粒度要求是 710 级。17-8 及 18-8 爆管部位组织短时超温特征明显,原奥氏体及孪晶特征消失,部分发生相变,晶粒拉长变形,局部有拉长后的空洞特征。该爆口短时过热特征明显。取样 TP347H 管组织为奥氏体+孪晶,晶粒度 5-6 级求,没有明显混晶。外壁无明显粗晶特征。1.3.3 电镜观察结果表明,18-8 爆管脆断特征明显,无明显塑性变形特征。 Super304H 管样金相基体内有大量弥散的 Nb 的夹杂。2 结论2.1 初步分析表明,该爆口处原奥氏体及孪晶特征消失,爆管原因为短时过热爆管。2.2 引起短时过热爆管的主要原因是由

    15、于爆管管道内部有异物堵塞。2.3 管道内异物堵塞由于安装单位在安装完成后未对管屏弯头进行拍片检查处理,导致异物残留在管屏弯头处引起短时过热爆管。基建单位应对此次爆管事件负直接责任。3 处理措施:31、对过热变黑 26 屏管圈的节流孔部位进行了拍片检查,发现末过第 27 屏第 7、8 根内存在异物堵塞,后屏爆管节流孔直接割管检查未发现异物。32、对过热变黑的 26 屏管圈进行胀粗检查,除爆管部位管段有明显胀粗外,其它管段无胀粗超标情况;另外对爆管位置出入管段及变色未爆管段进行取样检查,材质正确,镜像组织正常,此次只对爆口管段进行换管处理,恢复管段共计焊口 15 道,更换使用管材 A-213S30

    16、432,规格:519.5 共10 米;519.5 SA-213TP347H 共 10 米;519.5 A-213S30432 弯头 4 个。33、根据管段堵塞情况,对末过中间 20 屏、后屏中间 7 屏的节流孔圈进行了扩大性拍片检查:发现后屏第 18 屏(从左向右)第 6、9、10、11、13 根(前向后) 、16 屏第 10 根,末过第 25 屏(从左向右)第 10 根(前向后) 、27 屏第 9、10 根、 28 屏第 9、10、12 根、30 屏第 8 根、 32 屏第 10 根,共 14 根节流孔圈内存在异物堵塞,进行割管清掏处理(见图 7) 。图 7 #1 炉末过节流孔圈内异物34、为防止管内氧化皮、异物堆积,采用电磁波检查与拍片抽检的方法,对末过中间共 20 屏前弯头及后屏弯头进行了检查,发现第 24 屏第 8 根、27 屏第 9 根及后屏第 18 屏第 13 根后弯头内存在异物,对其进行了割口清掏检查(见图 8) 。图 8 #1 炉末过下弯头内异物35、后屏、末过入口集箱内窥镜检查:后屏内部存在焊瘤、末过内存在机加工车削物聘请专门的打捞公司进行了清理(见图 9) 。图 9 #1 炉后屏、末过入口集箱内异物

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