陡河電廠6號爐-過熱器二級減溫器管座缺陷處理

丁海龍

摘要：本文通過過熱器二級減溫器噴嘴管座缺陷的原因分析和處理，通過對減溫器噴嘴管座出現裂紋的原因進行分析，并對照陡河廠實際工作，總結了類似缺陷的處理經驗。

關鍵詞：減溫器管座裂紋缺陷原因分析處理經驗總結

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

0引言

在陡河電廠6號機組大修中，發現過熱器二級減溫器的噴嘴管座處存在多處徑向裂紋。類似缺陷時有發生，現就該類缺陷的產生原因和處理方法加以分析和總結。

1設備概況

陡河電廠6號鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產的HG—670/140—9型一次中間再熱的單汽包自然循環鍋爐，于1984年12月底投產，其一次氣溫調節采用二級噴水減溫進行調節。一級減溫器設在前屏過熱器與后屏過熱器之間，二級減溫器設在對流過熱器的冷段與熱段之間，兩者共同對主蒸汽的溫度進行調節。

二級減溫器由內外套筒與噴嘴組成，額定噴水量為11.5T/H，二級減溫器筒身Φ368 mm×45mm/70 mm，總長度為10050 mm（由Φ368 mm×70 mm、長3230 mm的10GrSiMoV7的管和Φ368 mm×45 mm、長6820 mm的12Gr1MoV的管兩端焊接而成），內套管為Φ220 mm×6 mm長3330 mm的12Gr1MoV管。噴嘴的規格為Φ42 mm×5 mm，其材質為12Gr1MoV，在噴嘴的一側開48個Φ4 mm的噴水孔。

噴嘴與內外筒壁的連接結構如圖1-1所示，減溫水進入減溫器的噴嘴后，從端部的48個小孔噴出，其方向與氣流方向相同，這樣蒸汽將水流破碎成霧狀，使水更迅速更均勻的吸收蒸汽熱量汽化，從而起到降低蒸汽溫度的作用。

圖1-1 減溫器噴嘴結構

2管座焊縫缺陷情況

6號機組過熱器二級減溫器噴嘴管座磁粉檢驗后，發現缺陷，切割減溫器噴嘴管座焊縫，發現在切開后的外筒壁有多處徑向裂紋和貫穿筒壁的裂紋，隨即對幾處較長的裂紋進行打磨，觀察裂紋深度等情況后，進行滲透檢測，結果如圖2-1所示。用內窺鏡檢查管座周圍的外筒內壁，未發現較大或分布較密集的裂紋。

圖2-1 聯箱管座著色探傷圖

3產生缺陷的原因

3.1 工作環境

噴水減溫器處在高溫蒸汽與低溫減溫水的混合部位，尤其是噴嘴周圍。額定工況下，二級減溫器入口蒸氣溫度為507℃，而減溫水溫度為160.4℃，兩者溫差近350℃，噴嘴處在冷熱交變的環境中，受到熱應力的長期作用，極易引起“熱疲勞破壞”。從理論的角度，裂紋是由于金屬內部冷熱不均、溫差較大、引起金屬內部產生較大的熱應力，長時間作用，金屬內部結構發生破壞而形成的。

該減溫器已運行近26年，長期處在冷熱兩種流體匯流的狀態下，僅熱脹冷縮的熱應力就會對金屬材料的結構產生巨大影響。

3.2 管道振動

減溫水供水管道運行中發生的長期振動，也會對聯箱管座產生較大的附加應力，當應力積蓄到一定程度時，會和熱應力的作用累加，加劇熱疲勞破壞的發生，從而引起裂紋的發生。

3.3減溫器使用不當

減溫器使用不合理，如低負荷時投減溫水，則容易使減溫水不能快速、及時霧化而噴濺在減溫器內套筒上，使內套筒的熱應力增加。減溫水閥門內漏，則減溫器一直處于投運狀態，也會在一定程度上加大減溫器內套筒的熱應力，從而加快裂紋的產生和發展。

3.4焊接及熱處理質量不合格

焊接時如果質量不合格，或者熱處理不當，則會使焊縫硬度變大且殘留較大的焊接應力，晶粒粗大，影響焊縫的使用壽命，設備運行后，在交變熱應力的影響下，導致焊肉及相連母材處產生裂紋。

3.5通過對現場及相關資料進行的檢查，該缺陷發生的根本原因就是長期處在交變熱應力的環境中引起的熱疲勞破壞。

4缺陷的處理

經多次分析研究，決定對該處的裂紋進行打磨，觀察裂紋發展情況，并同內窺鏡檢查外筒內壁的裂紋情況，如果在其他部位很少且無較大裂紋，并且此處裂紋延伸長度可以切除掉，則要用角向磨光機等將裂紋部位挖除，對挖除部位堆焊填補,在距焊接點300mm處進行焊前預熱,加熱溫度250—300℃,焊后熱處理。

經過多次打磨、探傷，最終將管座處裂紋全部挖掉，見圖4-1，裂紋焊前預熱和堆焊填補，對堆焊后的管座著色結果見圖4-2。將著色后發現的細小裂紋再進行挖除補焊后，按焊接工藝對管座立焊縫進行焊接和熱處理，焊縫著色結果見圖4-3，射線探傷結果無異常。

圖4-1聯箱管座挖除過程中圖4-2 聯箱管座堆焊后著色結果

圖4-3噴嘴管座立焊縫焊接后著色結果

5 經驗總結

通過此缺陷的分析和處理，可以從中汲取有益的經驗和教訓，現總結如下，以便今后的工作的借鑒。

5.1加強焊接全過程的工藝和質量管理

焊接及其熱處理是過熱器二級減溫器噴嘴管座缺陷處理質量的重要保證。在此次缺陷處理過程中，從焊前準備到焊接和熱處理，焊接工藝中均有明確描述，嚴格按照焊接工藝進行焊接和焊前后熱處理，及時進行打硬度和射線檢查，保證焊接質量。

5.2加強備件質量管理

備件質量的可靠是檢修質量和設備良好運行狀態最有利的保證。陡河電廠通過自己幾十年的實踐已經形成了一套行之有效的備件質量管理體系。這點從現場穩定的設備運行狀態和過熱器二級減溫器能夠數十年穩定運行就可體現。

5.3提高檢修質量和運行水平，確保減溫器狀態良好

通過對減溫水聯箱管座裂紋缺陷的分析過程可以了解，陡河廠的檢修管理通過三級驗收的質量管理體系，已經基本上滿足修必修好的要求。杜絕了減溫水閥門的內漏，避免了減溫水由于設備缺陷自投運現象的發生，從一定程度上延長了減溫器的使用壽命，陡河電廠的發電部已經形成一套合理、有效設備運行方式，從制度上保證了減溫器的合理正確的使用。

5.4加強壽命管理和設備劣化分析

通過本次缺陷的分析和處理，認為做好設備的壽命管理和劣化分析是十分必要的。無論從減溫器的設計使用壽命還是從其實際使用時間考慮，20多年的使用年限已經是很長，需要加強檢查的廣度和深度。從過熱器二級減溫器聯箱管座延伸至其他各個設備，要針對其易出現的劣化傾向特征進行監控檢查，爭取做到逢停必檢，把握好其劣化規律。力求做好壽命管理分析，做到及時、有效的維修管理。

參考文獻：

[1] 王宏亮 Q/CDT－IDHTP 10032－2013《大唐國際陡河發電廠三、四期鍋爐檢修工藝規程》2013

[2] 郭延秋《大型火電機組檢修實用技術叢書 鍋爐分冊》中國電力出版社2003.9