440t／h循环流化床锅炉高温再热器泄漏成因分析.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 2 年第6 期 总第1 1 1 期 4 4 0 t ／ h 循环流化床锅炉高温再热器泄漏成因分析 夏兴龙 ， 吕庆华 ， 张明华 兖矿集团 济三电力有限公司，山东 济宁 2 7 2 1 6 9 摘要通过对 4 4 0 t ／ h 循环流化床锅炉炉内高温再热器泄漏宏观检查、显微组织分析 及 能谱检测、 分析 ， 发现运行 管屏泄漏主要是 由于主材 T P 3 0 4 H材质抗蠕变能力差 ， 材质脆 性大。 加之机组启停频繁， 导致管子发生细小横向裂纹而发生泄漏。 本文通过材质分析， 提出 了技术改进方法， 将原有高温热再吊屏主材 T P 3 0 4 H材质更换为 T P 3 4 7 H， 性能可靠， 应用较 好， 确保 了机组较长周期安全稳定运行。 关键词锅炉； 炉 内高温再热器； 材质； 分析 中图分类号 T K 2 2 3 ． 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 2 0 6 0 0 7 3 0 2 该 锅炉高温再热器设 计进 口温度为 3 l O ℃， 进 口压力 2 ． 6 9 MP a ，出 口压力 2 ． 5 0 MP a ，出口温度为 5 4 0 ℃， 蒸汽流量 3 6 0 t ／h ， 管材为 T P 3 0 4 H钢 ， 炉 内 吊屏共设计 6屏 ， 尺寸 1 8 0 1 51 9 6 0 m m， 与烟风方 向顺流炉前膛布置。电厂 1 、 2 号锅炉启动调试及试 生产期间，经检查发现高温再热器发生裂纹泄漏现 象，泄漏位置在直管段 、焊口附近及底部浇注料区 域 ， 多为横向裂纹性泄漏。 1 宏观检查 吊屏泄露后 ， 电厂组织停 机消缺 ， 通过进入炉 内 现场检查， 发现热再吊屏管段泄漏裂缝口短而细， 横 向 ， 长 1 0 2 5 m m， 宽 0 ． 5 ～ 1 ． 5 m m， 张 口不大 ， 为直线 开裂状， 个别破口附近伴有蒸汽吹扫凹坑， 吹扫痕迹 锋利 ， 深达 2 ～ 3 ． 5 m m， 开 口处没有 明显塑性变形和胀 粗现象， 断口呈脆性断裂， 见图 1 。管段除脆性裂口 外 ， 管子虽局部有整体完全现象， 但外表面未见其它 冲刷磨损 、 凹坑和划痕等肉眼可见缺陷。 管段内壁内 壁无结垢 ，裂口处管壁无明显的减薄现象。见 图 1 裂纹 图片。 ■一 图 1 爆 口宏观形貌 2 显微组织金相分析 采用 M E F 一 4 金相显微镜 ， 依据 火电厂金相检 验与评定技术导} D L ／ T 8 8 4 2 0 0 4 ， 在裂纹处截取环 状试样进行金相分析， 相问有滑移线和孪晶， 金相组 织均为奥氏体，可观察到沿奥氏体晶界分布的热裂 73 纹 ， 在晶界和晶粒内部可观察到少量夹杂物。 3 能谱检测分析 采用 N o r a n s y s te m 7 能谱仪 ， 参考 电子探针和 扫 描 电 镜 x 射 线 能 谱 定 量 分 析 通 则 f G B ／ T 1 7 3 5 9 1 9 9 8 1 ， 对裂口处检查分析材质， 能谱线 见 图2 。A S M E S A 2 1 3 T P 3 0 4 H中对成分的要求 c r 1 8 ． 0 0 ％～ 2 0 ． 0 0 ％ ， N i 8 ． 0 0 ％ 1 1 ． 0 0 ％ ， Mn ≤2 ． 0 0 ％。 检查结果见表 1 。 表 1 能谱 分析数据 畏 爪 ＼ 图 2 能谱谱线 4 运行参数控制分析 锅炉炉内运行参数为 床温控制在 9 5 0 ℃以下， 稳定在 8 2 0 9 0 0 ℃ ，负荷控制在额定 1 3 5 MW 以下 ， 高温再热器出口温度控制在 5 3 5 5 4 0 q C， 参数控制 在设计范围以内。 机组启动严格控制大小旁路系统， 确保了高温再热器的冷却。通过检查核实运行参数 控制【 往 j 线未发生超温、 或启动过烧现象。 因采用循环 流化床锅炉， 锅炉启停较为频繁， 床温易在启动和停 运 ， 特别是紧急打闸停机时发生温度的急剧变化， 对 受热面金属热脆性热抗震性要求较高，吊屏整体有 煤矿 现代化 2 0 1 2 -r 第6 期 总第1 1 1 期 弯曲现象。 5 检测分析与判断 1 从外观及裂口检查， 通过金相检验 、 能谱材 质分析可知， 管材无明显塑性变形和胀粗现象， 管壁 没有明显减薄， 存在沿晶界分布的显微热裂纹， 对接 焊缝熔合线处沿管子周向出现裂纹 ，管子内表面多 处观察到沿周向分布的裂纹 ， 导致再热器管的强度 、 韧性降低，在介质压力作用下，发生沿晶界脆性断 裂。 失效的再热器管多处出现开裂 ， 管子外表面多处 出现周向开裂， 断口呈脆性断裂状态。 高温再热器材 质成分合格，在运行方面均未发现影响管材泄漏直 接原因。 而管材却多次发生横向短裂缝， 这些特征说 明， 该管属典型的脆性裂变。 2 T P 3 0 4 H钢材在 6 5 0 ℃以下抗 氧化性能 良 好 ， 其设计寿命为 l O 万 h ， 该材质热不稳定性敏感 区为吊屏运行温度 5 4 0 ℃附近 ， 该材质焊接热稳定 性较差 ， 焊 口热敏区经常 出现热脆性裂纹 ， 管材多在 浇注料区经常发生脆性裂变 ， 水压试验不易发现 ， 经 常导致高温再热器泄漏。另外， 热再吊屏为高温段， 受膨胀影响产生塑性变形 ， 弯曲严重， 拉伸力较大， 设计喷水量大， 大量减温水喷人加剧管材温度急变。 电厂因高温再热器吊屏泄漏直接造成停机 2 次 ， 锅 炉运行存在较大的安全不稳定性。 3 机组运行参数控制在设计 范围内 ， 为 T P 3 0 4 H钢材稳定区， 机组投运较短， 材料未因过烧 发生石墨化，可以排除运行原因导致的受热管开裂 诱因。 6 结论 和建议 1 锅炉高温再热器管运行时 间不 久 即发生失 效现象 ， 从宏观及金相组织上来看 ， 裂口及其附近组 织虽无明显老化 ， 非超温过热及磨损所致， 但严重危 机锅炉安全运行，长期泄漏会导致材料厚度因物料 冲刷减薄， 不能承受管内介质压力而发生爆管泄漏。 问题 发生 的根源 为设 计 材 质 T P 3 0 4 H热 脆性 性 能 差， 无法保障机组运行。 2 电厂及时更换高温热再吊屏材质 T P 3 0 4 H 为 T P 3 4 7 H， 该材质具备较好的热稳定性 ， 材质在高 温使用条件下抗氧化能力更强， 不易发生脆性裂纹， 化学稳定性和耐热性能较好。电厂更换锅炉热再吊 屏材质 后 ， 经过近 5年运行 ， 检查未发 现裂纹现象 。 该类 问题是 由于设计 材质 的选择不 当而产生 的 ， 建 议循环流化床炉内采用高温再换热器的设备，在严 格 按照锅 炉金属监 督规程 控制 锅炉运 行工况 的 同 时， 及时更换了吊屏材质， 实现锅设备的安全 、 稳定、 可靠运行。 参考文献 【 1 ] 蒋敏华 ， 肖平． 大型循环流化床锅炉技术． 中国电力出版 社 ． 2 0 0 9 7 ． [ 2 】 路春美， 程世庆， 王永征． 循环流化床锅炉设备与运行． 中 国电力 出版社． 2 0 0 4 8 ． 【 3 ] 党黎俊． 循环流化床锅炉的启动调试与安全运行． 中国 电力 出版社． 2 0 0 3 8 ． 作者简介 夏兴龙 1 9 7 4一 男， 山东邹城人，1 9 9 7年毕业于山东工 业大学动 力工程 系热能工程专业， 高级工程师， 现任山东充 矿济三电力有限公司生产技术部部长。 收稿 日期 2 0 1 2 8 7 l e a k a g e Ca u s e An a l y s i s o n h i g h t e mp e r a t u r e r e h e a t e r o f 4 4 0 t ／h c i r c u l a t i n g flu i d i z e d b e d b o i l e r X i a X i n g l o u g , L v Q i n g h u a ， Z h a n g M i n g I u a Ya n k u a n gGr o u p ， J i n i n gNo ． 3 P o w e rC o mp a n yL i mi t e d ， S h a n d o n g J i n i n g2 7 21 6 9 Ab s t r a c t T h r o u g h ma c r o g r a p h y l e a k a g e i n s p e c t i o n ， mi c r o s t r u c t u r e e x a mi n a t i o n ， s p e c t r o s c o p y d e t e c t i o n a n d a n a l y s i s o f h i g h t e mp e r a t u r e r e h e a t e r i n s i d e t h e 4 4 0 t ／ h c i r c u l a t i n g i l u i d i z e d b e d b o i l e r f u r n a c e ， i t i s f o u n d t h a t i t w a s p o o r c r e e p r e s i s t a n c e ， h i g h b ri t t l e n e s s o f ma i n ma t e ri a l T P 3 0 4 H， c o mb i n e d wi t h u n i t f r e q u e n t s t a r t a n d s h u t d o wn t h a t l e d t o s u b tl e t r a n s v e r s e f r a c t u r e i n t h e t u b e ， fi n a l l y t o t h e l e a k a g e i n t h e o p e r a - t i o n t u b e p a n e 1 ． T h r o u g h ma t e r i a l s a n a l y s i s ， t h i s p a p e r p r o p o s e s t e c h n o l o g i c a l i mp r o v e me n t s ， t h a t i s ， i t i s mo r e p e r f o r ma n c e r e l i a b l e a n d a p p l i - c a b l y b e t t e r t o r e p l a c e t h e f o rm e r ma i n ma t e ri a l T P 3 0 4 H wi t h ma t e r i al T P 3 4 7 H， t o e n s u r e t h e s a f e a n d s t a b l e o p e r a t i o n o f t h e u n i t i n t h e l o n g e r p e ri o d． Ke y wo r d s b o i l e r ； h i g h t e mp e r a t u r e r e h e a t e r i n s i d e t h e f u rna c e ； ma t e ria l ； a n a l y s i s 上接 第 3 7页 系统合理、 稳定， 风量与负压相匹配， 风机安全、 高效 运行 ； 每年可节约矿井通风电费 7 8万元， 具有较大 的经济效益。 作者简 介 李玉乾， 男 1 9 7 3 一 ， 工程师， 1 9 9 7年毕业于淮南矿业学 院采矿工程 系。 收稿 日期 2 0 1 2 5 1 5 7 4