鍋爐四管失效案例分析與處理

主編：劉寶林

楊占君2015年06月鍋爐四管失效案例分析與處理

主編：劉寶林楊占君前言

從集團安全生產(chǎn)會議及西北所負責區(qū)域內(nèi)的各省分子公司的安全生產(chǎn)會議上通報的情況分析，鍋爐“四管”泄漏造成的非停事件依然較多，嚴重影響大唐火力發(fā)電廠的安全生產(chǎn)。前言

從集團安全生產(chǎn)會議及西北所負責區(qū)域內(nèi)的各省分子公司的安前言

為此，大唐西北電力試驗研究所召集區(qū)域內(nèi)部分發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督專工和部分鍋爐點檢技術人員，對各發(fā)電廠“四管”泄漏事件進行技術研討和經(jīng)驗交流，有針對性地進行分析和總結(jié)，從中汲取經(jīng)驗教訓，為下一步更好地開展金屬技術監(jiān)督工作，最大限度地預防和降低“四管”爆管事故的發(fā)生，促進火力發(fā)電企業(yè)安全經(jīng)濟運行。前言為此，大唐西北電力試驗研究所召集區(qū)域內(nèi)部分對部分“四管”爆管泄漏事件的分析與總結(jié)案例簡述某電廠2號鍋爐冷灰斗下部西北側(cè)拐角處水冷壁管泄漏初步分析原因是由于冷灰斗上部大塊焦塊或者因長期磨損致燃燒器噴口鈍體脫落砸傷水冷壁或由于角部密封不嚴引起漏風導致受熱面吹損導致泄漏；對部分“四管”爆管泄漏事件的分析與總結(jié)案例簡述案例簡述

某電廠1號鍋爐從左向右第41排第一列末級過熱器爆管是由于錯用鋼材導致實際使用管材無法滿足設計運行工況而最終發(fā)生泄漏。#2鍋爐后煙井前墻自A側(cè)向B側(cè)第4根管從集箱根部斷裂是由于管卡松動、結(jié)構(gòu)性缺陷和焊接質(zhì)量不良等綜合因素導致的最終失效；案例簡述

某電廠1號鍋爐從左向右第41排第一列末級過熱器爆管案例簡述某電廠11鍋爐水冷壁管泄漏初步分析原因是由于火焰電視冷卻風管前端存在腐蝕豁口，運行過程中壓縮空氣從豁口處噴射至其前端第一根直管上，致使該處附近的水冷壁管被吹損減薄而導致最終爆管；案例簡述某電廠11鍋爐水冷壁管泄漏初步分析原因是由于火焰電視案例簡述某電廠3號鍋爐中溫再熱器對接焊縫開裂泄漏主要是由于焊接質(zhì)量不良導致焊縫產(chǎn)生內(nèi)凸和熱影響區(qū)形成軟化帶，在二者共同作用下最終發(fā)生焊縫泄漏事件；案例簡述某電廠3號鍋爐中溫再熱器對接焊縫開裂泄漏主要是由于焊案例簡述某電廠1號鍋爐頂棚過熱器泄漏原因是由于原出廠鰭片密封焊接質(zhì)量差，焊縫存在深度咬邊造成應力集中，在運行過程中該處在應力作用下首先形成缺陷源并不斷發(fā)展最終導致泄漏；案例簡述某電廠1號鍋爐頂棚過熱器泄漏原因是由于原出廠鰭片密封案例簡述某電廠1號鍋爐左側(cè)垂直段水冷壁管泄漏連續(xù)2次泄漏事件原因均為異物堵塞致使介質(zhì)流量減少、管壁超溫而最終引起水冷壁管泄漏；案例簡述某電廠1號鍋爐左側(cè)垂直段水冷壁管泄漏連續(xù)2次泄漏事件案例簡述某電廠1號鍋爐A側(cè)第58屏第二根末級過熱器爆管原因可能是由于下部彎管異物堵塞或氧化皮堆積堵塞致使介質(zhì)流量減少、管壁超溫而最終導致爆管。案例簡述某電廠1號鍋爐A側(cè)第58屏第二根末級過熱器爆管原因可案例簡述從以上幾起爆管泄漏事件可以看出，失效事件主要是由于運行中受到外界損傷、錯用材質(zhì)、焊接質(zhì)量不良、異物堵塞等原因造成的，所有的問題既有必然性，也有偶發(fā)性，既有可控可防的手段，也有不可預見的因素，既有可通過常規(guī)技術方法檢查出來的問題，也有一般技術手段無法檢查的隱形問題。案例簡述從以上幾起爆管泄漏事件可以看出，失效事件主要是由于運常見“四管”爆漏原因淺析影響“四管”爆漏的原因很多，涉及到設計、制造、存放、安裝、檢修、運行、修理改造以及煤種、水質(zhì)和管理等諸多環(huán)節(jié)。因此四管爆漏事件往往不是單一因素造成的，大多數(shù)都是多個因素同時存在并相互作用的結(jié)果。常見“四管”爆漏原因淺析影響“四管”爆漏的原因很多，涉及到設水冷壁爆漏電站鍋爐引起水冷壁爆漏常見原因有：焊縫質(zhì)量問題、膨脹受阻、管內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢、管外壁積灰高溫腐蝕、磨損、循環(huán)不良、爐膛熱強度偏高、吹灰器問題、材質(zhì)問題等原因；水冷壁爆漏電站鍋爐引起水冷壁爆漏常見原因有：焊縫質(zhì)量問題、膨過熱器爆漏電站鍋爐過熱器爆漏的常見原因有：選材裕度不足、爐膛高度偏低、蒸汽流速偏低、結(jié)構(gòu)布置欠妥、受熱面積過大、焊接質(zhì)量問題、材質(zhì)問題、腐蝕（氧化皮）、磨損、膨脹拉裂、鍋爐的變工況運行等原因；過熱器爆漏電站鍋爐過熱器爆漏的常見原因有：選材裕度不足、爐膛再熱器爆漏電站鍋爐再熱器爆漏的常見原因有：煙氣熱偏差、選材裕度不足、結(jié)構(gòu)欠妥、內(nèi)壁腐蝕、焊接質(zhì)量問題、材質(zhì)問題、高壓缸排汽參數(shù)高于設計值等原因；再熱器爆漏電站鍋爐再熱器爆漏的常見原因有：煙氣熱偏差、選材裕省煤器爆漏電站鍋爐省煤器爆漏的原因主要有：飛灰磨損、焊口質(zhì)量問題、管材質(zhì)量差、空預器局部積灰、材質(zhì)問題等原因。省煤器爆漏電站鍋爐省煤器爆漏的原因主要有：飛灰磨損、焊口質(zhì)量

對預防和降低“四管”爆管事件的意見和建議

對預防和降低“四管”爆管事件的意見和建議多專業(yè)全方位綜合治理除了鍋爐和金屬專業(yè)外，“四管”爆漏還涉及熱工、燃運、化學、檢修、生技、庫管等多個專業(yè)或部門。這就需要多部門聯(lián)合，多環(huán)節(jié)把控，共同采取切實有效的措施才能有效預防或減少“四管”爆漏事故的發(fā)生。多專業(yè)全方位綜合治理除了鍋爐和金屬專業(yè)外，“四管”爆漏還涉及1加強鍋爐設計、選型、改造前期的技術審查

組織相關技術人員參與在鍋爐設計、選型、改造前期結(jié)合自身用途、特點以及當?shù)厮|(zhì)、煤質(zhì)等因素對鍋爐選型與布局、關鍵部件材料的選擇、燃燒方式的選擇等相關的審查與技術論證工作。1加強鍋爐設計、選型、改造前期的技術審查

組織相關技術人員參2原材料的質(zhì)量控制加強安裝前駐廠監(jiān)造、安裝前設備質(zhì)量驗收檢驗和原材料入庫前驗收檢驗階段對“四管”原材料和焊接材料的質(zhì)量控制，杜絕使用不合格的原材料和焊接材料。

2原材料的質(zhì)量控制加強安裝前駐廠監(jiān)造、安裝前設備質(zhì)量驗收檢驗3設備或原材料的保管加強基建階段待裝設備、材料或備品備件的入庫保管制度，避免因保管不善對設備、原材料及焊接材料造成損傷、存放失效或錯收、錯發(fā)。3設備或原材料的保管加強基建階段待裝設備、材料或備品備件的入4加強焊接質(zhì)量控制加強制造階段、安裝階段、換管期間的焊接工藝質(zhì)量控制，有關技術人員應對焊接工藝評定報告及焊接作業(yè)指導書進行審查。4加強焊接質(zhì)量控制加強制造階段、安裝階段、換管期間的焊接工藝5嚴格控制鍋爐制造、安裝、運行階段的清潔度異物或氧化皮堆積等造成的受熱面管失效事故在“四管”爆漏事故中占有相當高的比重，因此加強制造、安裝、運行階段的清潔度檢查可以有效地降低“四管”爆漏事故的發(fā)生。5嚴格控制鍋爐制造、安裝、運行階段的清潔度異物或氧化皮堆積等6充分利用檢修期間加強對“四管”巡查和抽檢

鼓勵采用先進的工藝、方法、技術和設備，加強檢修期間對“四管”的檢查，各廠應結(jié)合本廠設備實際情況、運行狀況、歷史問題等要素有計劃地合理安排抽檢部位及項目。6充分利用檢修期間加強對“四管”巡查和抽檢

鼓勵采用先進的工7加強運行管理運行期間強化運行管理，嚴禁超溫運行，變工況運行下應有可靠的防止超溫的技術措施，鍋爐啟停應嚴格按啟停曲線進行，制定合理的吹灰措施，最大限度避免上述因素對“四管”造成損傷。7加強運行管理運行期間強化運行管理，嚴禁超溫運行，變工況運行8加強煤、水品質(zhì)的管理與管控腐蝕、磨損也是造成“四管”爆漏的主要因素，良好的汽水品質(zhì)和煤質(zhì)對降低因腐蝕、磨損等造成的“四管”爆漏事故有著關鍵作用。8加強煤、水品質(zhì)的管理與管控腐蝕、磨損也是造成“四管”爆漏的9加強管理充分調(diào)動“四管”防磨防爆小組的作用，做好各個環(huán)節(jié)的預防監(jiān)控措施，制定防磨防爆管理標準、工作標準、技術標準、事故預案，并建立超溫記錄以及分析臺賬，合理制定檢修計劃，對失效部件及時進行原因分析并做好預防措施。9加強管理充分調(diào)動“四管”防磨防爆小組的作用，做好各個環(huán)節(jié)的結(jié)語防止“四管”爆漏是一項需要長期經(jīng)驗積累、多部門協(xié)作配合管理的工作，前車不忘，后車之師，大家應認真學習《中國大唐集團公司防止火電廠鍋爐四管泄漏管理辦法》，切實落實管理辦法中的相關規(guī)定與要求，全過程全方位認真做好金屬技術監(jiān)督工作，最大限度地預防或減少“四管”爆漏事故的發(fā)生。另外充分應用、開發(fā)新技術和創(chuàng)新管理機制也是非常重要的手段。結(jié)語防止“四管”爆漏是一項需要長期經(jīng)驗積累、多部門協(xié)作配合管案例一

鍋爐結(jié)焦造成水冷壁泄漏事件某電廠300MW機組，哈爾濱鍋爐廠制造的HG-1025/17.5-YM型號鍋爐，于2015年01月13日08:50，2號機爐負荷300MW，主蒸汽壓力16.43MPa，設備部點檢發(fā)現(xiàn)#2爐6.3m西側(cè)人孔門內(nèi)有明顯的水汽呲呲聲，且人孔門下方有水滴出。10:25機組負荷降至240MW，主蒸汽壓力減至12.27MPa，微開人孔門，發(fā)現(xiàn)人孔門下方水冷壁管有水汽泄漏。經(jīng)與電網(wǎng)調(diào)度聯(lián)系同意，2號機組于13日22:47與電網(wǎng)解列。14日下午進入爐內(nèi)檢查發(fā)現(xiàn)2號爐冷灰斗下部西北側(cè)拐角處水冷壁管發(fā)生泄漏，檢查結(jié)果見圖1：案例一鍋爐結(jié)焦造成水冷壁泄漏事件某電廠300M圖12號爐冷灰斗下部西北側(cè)拐角處水冷壁泄漏區(qū)域總視圖

圖12號爐冷灰斗下部西北側(cè)拐角處水冷壁泄漏區(qū)域總視圖

圖2各泄漏管道相互影響關系圖2各泄漏管道相互影響關系處理更換5根損傷管道，密封鰭片恢復。處理更換5根損傷管道，密封鰭片恢復。事件原因分析由于冷灰斗上部大塊焦塊或者因長期磨損致燃燒器噴口鈍體脫落砸傷水冷壁；還有可能是由于角部密封不嚴引起漏風導致受熱面吹損導致泄漏。事件原因分析由于冷灰斗上部大塊焦塊或者因長期磨損致燃燒器噴口暴露問題1.2號爐燃燒存在結(jié)大焦塊現(xiàn)象。2.檢修期間燃燒器檢查不到位。暴露問題1.2號爐燃燒存在結(jié)大焦塊現(xiàn)象。防范措施加強停爐期間冷灰斗區(qū)域水冷壁彎頭部位管排檢查。優(yōu)化燃燒，按時定期檢查觀火孔有無大焦塊生成，防止大焦砸傷水冷壁。在機組檢修期間加強燃燒器的檢查和修理，防止附件高空墜落砸傷水冷壁；加強受熱面角部密封的檢查和修復，防止漏風導致吹損管子導致泄漏。防范措施加強停爐期間冷灰斗區(qū)域水冷壁彎頭部位管排檢查。案例二：錯用材質(zhì)引起鍋爐末級過熱器爆管泄漏分析

圖141排管子爆口照片案例二：錯用材質(zhì)引起鍋爐末級過熱器爆管泄漏分析原因分析經(jīng)檢查確認，此管道（末過第41排管）為2013年07月13日2號機組大修時過熱器割管取樣后更換的管子。經(jīng)光譜分析鑒定該管子材質(zhì)為碳鋼（20G），與設計材質(zhì)不符。該末級過熱器管子設計材質(zhì)為SA213—T91，規(guī)格Φ56×6mm。經(jīng)調(diào)查分析，此段割管換取管道在2號機組A修期間由金屬專工到物資管理部在沒有進行光譜分析和逐級核對確認情況下，憑借經(jīng)驗和基建時備用管件上所做的記錄，確認更換管件材質(zhì)（該管子與末級過管子壁厚、直徑一致）。后雖經(jīng)檢修負責人、點檢、金屬專工及監(jiān)理人員共同確認標識、點檢、金屬專工及監(jiān)理人員監(jiān)督下進行焊接、熱處理、超聲波檢測及水壓試驗等工序均未發(fā)現(xiàn)異常。判斷在2013年A修期間過熱器割管取樣后誤將碳鋼當作合金鋼P91錯用至末級過熱器，經(jīng)較短時間運行發(fā)生爆管泄漏。原因分析經(jīng)檢查確認，此管道（末過第41排管）為2013年07暴露出的問題

1該廠沒有購買比較先進的直讀光譜儀，看光譜鏡也不能正常使用。沒有儀器設備，也未采取有效鑒定方式和辦法，致使錯用鋼材。2有關領導重視不足，監(jiān)督人員技術監(jiān)督重要性宣傳不足。暴露出的問題1該廠沒有購買比較先進的直讀光譜儀，看光譜措施1將庫存?zhèn)淦愤M行全面整理和光譜確認，做好永久性標識及編號，建立詳細的備品臺賬。嚴格按照《火力發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督規(guī)程》（DL/T438—2009）要求整理受監(jiān)金屬管材臺賬和記錄，復檢、補撿并完善質(zhì)量保證書和原始資料臺賬。2購置直讀光譜儀是重要的監(jiān)督保障手段，在沒有儀器設備情況下采用委托試驗的辦法，完善并執(zhí)行備品備件制度。措施1將庫存?zhèn)淦愤M行全面整理和光譜確認，做好永久性標識及編案例三：制造質(zhì)量不良導致爐后煙井前墻上部管座泄漏分析

圖1管子從集箱根部斷裂照片案例三：制造質(zhì)量不良導致爐后煙井前墻上部管座泄漏分析

原因分析

1經(jīng)檢查后煙井前墻A側(cè)向B側(cè)第4根管與集箱管座斷裂口，發(fā)現(xiàn)聯(lián)箱管座開孔與插管座的中心不同心，在運行中易產(chǎn)生沖刷，使聯(lián)接處管壁變薄，強度降低。原因分析

1經(jīng)檢查后煙井前墻A側(cè)向B側(cè)第4根管與集箱管座斷原因分析2由于聯(lián)箱與管座接口方式為插入式非全焊透結(jié)構(gòu)，且在制造時管座與聯(lián)箱管孔接觸面不完全嚙合，導致接管座垂直度存在偏差，運行產(chǎn)生應力集中。原因分析2由于聯(lián)箱與管座接口方式為插入式非全焊透結(jié)構(gòu)，且在原因分析3聯(lián)箱管座在制造焊接過程中焊接質(zhì)量不良，管座側(cè)焊縫邊緣有斷續(xù)性未熔合缺陷。原因分析3聯(lián)箱管座在制造焊接過程中焊接質(zhì)量不良，管座側(cè)焊縫原因分析4后煙井前墻管材質(zhì)為20G，管排固定卡為1Cr18Ni9Ti不銹鋼材質(zhì)，連接螺栓規(guī)格為M12（材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti），連接方式為兩側(cè)7根管排一組，中間為6根管排一組。運行中此處排煙溫度約為630℃～770℃，由于兩種材質(zhì)不同，膨脹系數(shù)相差較大，運行中管卡松動，起不到固定的作用。原因分析4后煙井前墻管材質(zhì)為20G，管排固定卡為1Cr18原因分析運行中該處管排在隨負荷、溫度及煙氣流場發(fā)生變化時振動加大，在長期振動后管座根部發(fā)生疲勞損傷，加之前3項缺陷，因此在升負荷過程中由于壓力升高造成斷裂，是此次事件的主要原因。原因分析運行中該處管排在隨負荷、溫度及煙氣流場發(fā)生變化時振動原因分析此管子泄漏后擺動并且彎曲，蒸汽沖刷使得后煙井前墻A側(cè)向B側(cè)第4根管斷裂后隨振動對旁邊第3、5、6、7、8、11、12根管造成損傷，斷裂管口最終搭在低溫過熱器自A側(cè)向B側(cè)第6排與第7排中間，從而導致對第6排低溫過熱器管第1、2、3根管子損傷。原因分析此管子泄漏后擺動并且彎曲，蒸汽沖刷使得后煙井前墻A側(cè)原因分析5機組停運時，鍋爐防磨防爆檢查時未對此區(qū)域的管路進行詳細檢查，未及時發(fā)現(xiàn)管卡由于管卡與管材膨脹率不一致導致松動并安排處理，是導致事件擴大的直接原因。原因分析5機組停運時，鍋爐防磨防爆檢查時未對此區(qū)域的管路進行暴露出的問題鍋爐監(jiān)造不到位,制造質(zhì)量導致管子斷裂泄漏。管座焊接方式及存在問題未及時發(fā)現(xiàn)，檢查工作不細致，存在死角、盲點。暴露出的問題鍋爐監(jiān)造不到位,制造質(zhì)量導致管子斷裂泄漏。管案例四

壓縮空氣帶水引起鍋爐水冷壁漏泄事件分析

圖1泄漏處圖片案例四壓縮空氣帶水引起鍋爐水冷壁漏泄事件分析原因分析泄漏部位無大力拉裂跡象，暴口縱向約50mm，寬度約20mm左右，暴口部位減薄明顯。火焰電視冷卻風管前端有腐蝕豁口，壓縮空氣從豁口處噴射至其前端第一根直管上，導致此水冷壁管吹損減薄，在內(nèi)壓作用下，突然爆開，爆開后的汽水混合物斜向上吹損其余三根管道。原因分析泄漏部位無大力拉裂跡象，暴口縱向約50mm，寬度約2原因分析火焰電視套管豁口是由于定期工作不到位，未及時疏盡積水，長期腐蝕造成，腐蝕以后形成豁口，壓縮空氣氣流沖刷水冷壁造成吹損爆管。原因分析火焰電視套管豁口是由于定期工作不到位，未及時疏盡積水暴露問題111號爐A級檢修期間未對火焰電視冷卻風管進行檢查，沒有及時發(fā)現(xiàn)吹損現(xiàn)象，導致鍋爐啟動后發(fā)生水冷壁管子吹損爆管。暴露問題111號爐A級檢修期間未對火焰電視冷卻風管進行檢暴露問題2日常定期工作不到位，火焰電視冷卻風未及時疏水，對死角處設備系統(tǒng)沒有進行統(tǒng)計分析，對火焰電視冷卻風管未進行檢查。暴露問題2日常定期工作不到位，火焰電視冷卻風未及時疏水，對暴露問題3給水管路排空管路設計未考慮周全，內(nèi)部余水放不干凈，導致管子結(jié)冰。暴露問題3給水管路排空管路設計未考慮周全，內(nèi)部余水放不干凈防范措施1利用大小修時間對受熱面進行分片細致檢查，不讓檢查留死角。防范措施1利用大小修時間對受熱面進行分片細致檢查，不讓檢查留防范措施2建立健全鍋爐四管及爐外管道檢查記錄表格，做到各管檢查部位固定。監(jiān)測數(shù)據(jù)準確，每次大小修時對比管徑、磨損等數(shù)值，必要時畫出變化曲線，掌握規(guī)律，及時處理和發(fā)現(xiàn)問題。防范措施2建立健全鍋爐四管及爐外管道檢查記錄表格，做到各管檢防范措施3檢修中對其他爐子火焰電視冷卻風管進行檢查加固，如有問題及時更換，加強定期工作監(jiān)督，對火焰電視氣體油水分離器加強維護，及時放水。

防范措施3檢修中對其他爐子火焰電視冷卻風管進行檢查加固，如防范措施5.4鍋爐停爐時期對給水管路排空進行優(yōu)化，加強保溫，防止管子積水和結(jié)冰事件出現(xiàn)。防范措施5.4鍋爐停爐時期對給水管路排空進行優(yōu)化，加強保溫案例五

爐內(nèi)異種鋼接頭失效導致中溫再熱器泄漏分析

圖1泄露焊口形貌案例五爐內(nèi)異種鋼接頭失效導致中溫再熱器泄漏分析原因分析

1.材質(zhì)分析2.對接焊縫顯微硬度分析

3.顯微組織分析原因分析1.材質(zhì)分析原因分析中溫再熱器管A→B第4屏夾持管下部異種鋼對接焊縫TP347側(cè)的周向開裂，是由于焊接參數(shù)不規(guī)范在焊縫兩側(cè)熔合線均存在明顯的碳元素遷移現(xiàn)象，并形成偏析組織，晶間裂紋由熔合線萌發(fā)并向母材擴展，裂紋源位于熔合線處，進而形成1mm的軟化帶。原因分析中溫再熱器管A→B第4屏夾持管下