关键词：组织老化、结构应力、屏式过热器、爆管分析
1. 概述
某电厂1000MW机组锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的DG3000/26.15-Ⅱ1型高效超超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，锅炉于2006年投产。
2019年8月15日20：00，机组负荷700MW，现场检查炉顶大包上部南侧漂汽，大包东南侧有异音，为排查并消除隐患，机组23:33与系统解列，23:50 停炉。8月17日11:30 过热器出口汽压0.8MPa，锅炉BCP停电，打开水冷壁各放水门和省煤器各放水门，锅炉热炉放水。8月18日，检查发现分隔屏左十四屏出口联箱（Φ325×71, SA-335P92）前屏后数第一根（前屏内1圈T92材质）入口接管管座下100mm处存在一开放性裂口，爆口长度约30mm,破口附近有较多裂纹。泄漏蒸汽将联箱冲刷出一个深坑，深度为6mm左右,宽度为150mm左右。检查前屏后数第5根（前屏内5圈）出口管段距离管座100mm处蠕胀值为46.30mm（超标值45.54mm），异种钢焊口处T92管段蠕胀值为45.6mm（超标值45.54mm）。泄漏发生时，机组已运行9.3万小时。漏点现场照片及漏点位置示意图如图1所示。
图 1 漏点现场照片及漏点位置示意图
2. 原因分析
（1）该机组锅炉屏过出口T92材料强度值按ASME《锅炉及压力容器规范》第I卷2000版设计，材料强度值按标准10万小时选取。屏过出口管T92在设计压力28.6MPa、设计温度631℃下核算，外径Φ45的计算最小壁厚为5.4mm，外径Φ48.6的计算最小壁厚为5.8mm。ASME《锅炉及压力容器规范》第I卷2004版发布后对T92材料许用应力下调，经按目前最新许用应力核算，在设计压力28.6Mpa、设计温度631℃下，外径Φ45的计算最小壁厚为10.2mm，外径Φ48.6的计算最小壁厚为11mm。屏过出口规格为Φ45×8.9/T92、Φ48.6×9.6/T92（外1根），锅炉屏过爆口管壁厚8.9mm，比最新标准计算最小壁厚10.2mm小1.3mm，不满足最新强度要求，强度不足，材料易发生失效爆管。
（2）该机组已运行9.3万小时，且近三年机组参与深度调峰及投入AGC方式运行，运行期间压力、温度大幅波动进一步加速了材料劣化致使强度降低。
（3）追溯近期机组运行状况，该机组主变C相套管故障时，屏过压力在短时间内异常升高，超过设计值28.6MPa约2.2MPa（高过出口集箱压力在1分27秒内从25.2MPa升至30.8MPa），不排除对管材造成冲击的问题。
根据金相检测分析报告，爆口管爆口边缘硬度值低于标准下限较多，出口段胀粗管取样室温及高温（600℃）强度均低于标准下限，已不能满足标准要求。爆口段组织为铁素体+碳化物，组织老化，硬度、强度降低，高温热强性也会大幅下降，且该位置存在一定的结构应力集中，因此，经长期运行该位置发生开裂爆管，而初始设计壁厚偏薄及上述因素促进了该管段的过早失效。
3. 处理措施与防范
（1）更换前屏出口联箱内1圈联箱管座出口T92管段及内5圈异种钢接头至联箱管座T92管段，热处理及探伤合格。
（2）割除38屏外护板，蠕胀测量T92管段，未发现超标管段。
（3）增加左14屏大包T92管段壁温测点10处，监视机组运行状态。
（4）严格控制机组升降温速率，防止停炉时快速冷却；严格运行参数调整，防止超温超压运行。调整出口分隔屏出口管壁温度高报警值为620℃。
（5）利用检修机会对T92管段进行跟踪宏观、蠕胀检查，对T92管段割管取样进行金相检测分析。
（6）利用机组检修机会对屏过联箱密封结构进行改造，确保T92管段在密封盒外面，防止密封盒焊接不严密，使烟气进入大包，烟气温度高于管壁温度，管壁吸收对流热，加速T92管段的老化。
（7）结合机组检修改造对高温受热面加装壁温测点，确保管壁处于受监视状态。
（8）根据最新技术标准对屏过出口T92管段进行重新设计，制定改造方案。
（9）对T/P92、super304H、HR3C等新型耐热钢运行10万小时后的材质进行性能评价，全面了解其实际剩余寿命和老化规律。
（10）联系设计、制造单位，对锅炉可靠性进行评估，全面分析结构、材料、运行参数限额等方面存在的问题，落实运行、监督及改造治理方案。
论文作者:刘天佐
论文发表刊物:《中国电业》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：机组论文; 锅炉论文; 强度论文; 管壁论文; 金相论文; 应力论文; 温度论文; 《中国电业》2019年11期论文;