(内蒙古京能电力检修有限公司 内蒙古乌兰察布市 013755)
摘要:对超临界锅炉发生的水冷壁上集箱管座角焊缝开裂问题进行原因分析,制定了处理措施,实施后,取得一定效果,并提出改进建议。
关键词:锅炉;水冷壁;开裂;分析
1 设备概述
内蒙古京宁热电一期为两台2×350MW超临界间接空冷机组锅炉,采用北京巴威锅炉厂生产的DG2090/25.4-II型超临界变压直流炉、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全封闭、全钢构架的∏型炉。锅炉下部为螺旋水冷壁,采用Φ28×6内螺纹管,材质为SA-213T12,上部为膜式垂直水冷壁,采用Φ32×6.5光管,材质为12Cr1MoV。水冷壁上部联箱Φ219×50,前墙总长15500mm分两段,侧墙总长14970mm分三段,材质为12Cr1MoV,1号炉于2016年1月11日投入运行。
2 水冷壁上联箱管座角焊缝开裂情况
2016年7月12日停炉对1号锅炉进行正常检修,8月11日锅炉上水,发现前水冷壁上集箱管座角焊缝边缘发生开裂漏水,4个焊口,具体位置在前水冷壁集箱靠中间的边缘管座上如图1:
开裂特征如图2:管座角焊缝的肩部,角焊缝的下边缘热影响区域的横裂。从泄漏的痕迹(泄漏处的颜色)可以判断,开裂部位在运行中已泄漏,只是漏点较小,未能发现。
图2
进一步检查:对水冷壁上联箱管座角焊缝根部全部进行宏观检查,以及着色探伤,共发现13处裂纹,分别为前水上联箱中间侧5处,两侧各2处,左右侧集箱前端部各2处,裂纹特点一致。
3 开裂原因分析
3.1光谱分析:对联箱、管座、焊缝进行光谱分析,均为12Cr1MoV材料,材质符合要求。
3.2从现场情况看,裂纹普遍出现在联箱两侧接近端部的管座上,且为角焊缝应力集中部位,位置都在肩部,说明在延联箱长度方向有应力的作用。水冷壁为全悬吊结构,在运行中,水冷壁上联箱与相联的水冷壁管受到的应力是复杂的,除承重作用力外,水冷壁管随着热态联箱的膨胀而变动,但事实上,由于水冷壁管的膜片结构,阻碍到管子的变形,增加了联箱与管座之间连接部位的作用力,结果在管座角焊缝应力集中的热影响区造成超常的作用力。锅炉的启停或波动,势必形成周期性的超常拉应力作用,导致焊缝疲劳开裂。
3.3从开裂部位的位置特征也能判断,膨胀影响大的联箱两侧边排管易发生开裂现象,中间区域膨胀影响较小部位相对无异常。
3.4管排膜片距离联箱近,水冷壁与上集箱光管长度短,对管排变形束缚,膨胀应力不容易分散,是设计方面的原因。
3.5分析判断的验证:由原因分析后推断,2号锅炉也有同类问题,检修时检查发现存在同类问题。
4处理措施
4.1焊口挖补:对泄漏部位,及普查发现的裂纹缺陷,全部进行打磨,缺陷的消除,着色探伤,检查后无裂纹后,进行火焰的预热,预热温度200℃,采用氩弧焊填充,圆滑过度盖面。
4.2焊补后热处理:对焊补后的管座角焊缝,进行焊后热处理,火焰加热到740℃,恒温30分钟后,保温缓冷。
4.3焊后检验:修补部位打磨光洁后,进行着色探伤检查,不允许有超标缺陷。
4.4管排应力分散处理:
对有裂纹管排,及附近管排,割开一定长度的鳍片,使水冷壁光杆的长度增长,自由段变大,从而改善水冷壁管的热膨胀适应性。原来光杆长度为560mm,现在延长到800 mm。
4.5顶棚密封:由于设计结构原因,膜片割除长度,已造成顶部密封泄漏,需重新做密封,封堵泄漏点。
5处理后效果
2018年5月,经过1年半运行,1号锅炉C修,再次检查,未发现水冷壁上集箱根部管子产生裂纹。
6结论及建议
水冷壁上集箱管座角焊缝开裂主要原因为:联箱热膨胀造成的拉应力,导致应力集中部位的疲劳开裂。经割鳍片处理可以缓释应力作用,起到一定的效果。但由于集箱角焊缝应力复杂性,结构造成的应力作用改变很难计算,热膨胀造成的疲劳破坏仍然存在,彻底根治需要从多方面测试分析计算。
建议:改进水冷壁上联箱结构,如采用多段联箱结构;联箱边部管排加膨胀弯;采用加强管座或提升联箱高度,加长光管长度等方法,可以彻底解决膨胀引起的拉裂问题,保证锅炉“四管”的安全稳定运行。
参考文献:
[1]《火力发电厂金属材料手册》编委会,火力发电厂金属材料手册,北京国防工业出版社,2004
[2]钱林峰,于建明,钱公(中国特种设备检测研究院)《超(超)临界锅炉水冷壁缺陷统计及检验优化建议》 电力安全技术2013年第7期
论文作者:贺卫国,王文辉
论文发表刊物:《河南电力》2018年9期
论文发表时间:2018/10/22
标签:水冷论文; 应力论文; 壁上论文; 锅炉论文; 裂纹论文; 部位论文; 长度论文; 《河南电力》2018年9期论文;