超临界锅炉末级过热器高温氧化腐蚀爆管分析及措施

电厂过热器腐蚀

2009年第2期

上海电力经验交流

超临界锅炉末级过热器高温氧化腐蚀爆管分析及措施

翟德双,姜　帆,付文龙

(田集发电厂,安徽　淮南　232098)

摘　要:介绍田集发电厂600MW,通过对爆管的管样进行检查和试验,,而引起的超温爆管,并采取了相应的运行措施。关键词:锅炉;过热器;氧化腐蚀;爆管中图分类号:TK223.+21　引言

田集发电厂2台600MW超临界燃煤机组分别于2007年7月、10月相继投产。锅炉为上海锅炉厂有限公司引进美国ALSTOM技术生产的单炉膛、一次中间再热、4角切圆燃烧、平衡通

Π型露天布置、风、全钢架悬吊结构、固态排渣超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,型号为SG21913/25.422M967,主、再热蒸汽压力为25.4MPa/4.35MPa,主、再热蒸汽温度为571℃/569℃,最大连续蒸发量为1913t/h。

停炉,前墙第2根水冷壁管与梳形板的炉外侧角焊缝上发生裂纹,打磨后进行补焊处理。抢修过程中,为了缩短检修时间,锅炉强制通风冷却。2.2　第1次末级过热器爆管

2008年8月17日,1号机组启动,6:301号

炉等离子拉弧,7:00投粉,13:211号机组并网。16:16机组负荷为601MW,炉管泄漏仪报警,发

现锅炉A侧末级过热器处有泄漏声,20:03锅炉停炉。8月19日,炉内检查发现末级过热器有2处漏点:第1处爆口在锅炉末级过热器第13排出口段管屏第4根管子,材质为T91,规格为<38.1mm×7.14mm。第2处爆口在末级过热器进口

锅炉末级过热器共计82排,沿炉膛宽度均匀布置于水平烟道中,为逆流布置,横向节距为244mm,纵向节距为76.2mm,每排受热面由12根

段管屏第17屏第1圈下弯头,材质为T91,规格为<38.1mm×5.59mm。将爆管管段进行了更换处理。

2.3　第2次末级过热器爆管

2008年8月21日,1号机组再次启动,17:10

管子组成。每排管屏均由直径为<38.1mm的多种壁厚规格的3种材料组成,其中T23材料有6.36mm、7.14mm、7.96mm3种规格;T91材

料有5.59mm、7.14mm、7.96mm、9.03mm4种规格;TP347H材料有7.06mm、7.96mm2种规格。

负荷为550MW,补水由原来的48t/h迅速增加到108t/h,炉膛泄漏征状明显,立即停炉。8月23日,炉内再次检查发现末级过热器2处漏点:

2　锅炉爆管经过

1号机组自2007年7月26日投入商业运行

第1处爆口在锅炉末级过热器第12排出口段管屏第2根管子下弯头处,材质为T91,规格为<38.1mm×7.14mm。将爆管处U型弯进行了更换处理,将受冲刷的第4、5、6根部分管段进行了更换处理。第2处爆口在末级过热器进口段管屏第58屏第1根上部,材质为T91,规格为<38.1mm×5.59mm。将爆管的管段进行了更换处理,

以来,在锅炉累计运行至8700h时,末级过热器受热面管连续发生3次爆管,且都集中在锅炉启动后不久。2.1　水冷壁泄漏

2008年8月10日,1号机组正常运行中巡检

将受冲刷的第58排第2根管,第59排第5、6、7根管子进行了更换处理。

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发现锅炉1号角67m处水冷壁泄漏,8月14日

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2.4　第3次末级过热器爆管

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2008年8月27日14:30,1号机组负荷为600MW,启动不久发现锅炉泄漏,立即停炉,闷

炉自然冷却。8月30日进炉内检查,发现末级过热器后端管屏第6屏外圈第1根管子炉前侧弯头爆破,规格为<38.1mm×5.59mm,材质为T91。爆口内外壁均有氧化皮,将爆管的第6屏进口段外圈U型弯进行了更换处理。将第10排、第13排进口段管屏第1只下弯头也进行了更换处理。

将末级过热器管屏2100只弯头进行了射线拍片检查,发现有46只内部有异物,将最严重的4只弯头进行割管清理,较严重的2过热器进、,用内窥镜进行检查,。9月5日,1号机组再次启动,运行正常。锅炉末级过热器3次爆管位置参见图1。

3　爆管检查及分析[1]

3.1　宏观检查

13排第4根管样爆口呈鱼嘴形,爆口横向最

大张口长约42mm,轴向最大张口长约77mm(包括两端各10mm裂纹),爆口边缘较锐利,减薄较明显。在紧邻爆口边缘位置测量管径胀粗,垂直于爆口方向上胀粗18.9%;平行于爆口方向上胀粗6.3%。爆口附近的内外壁均可见有一定厚度的氧化皮,外壁氧化皮厚度在0.15～0.20mm、内壁氧化皮厚度在0.10mm左右。爆口外

图1　末级过热器爆管点示意

图2　末级过热器第13排第4根爆管形貌

壁有呈纵向分布的树皮状微小丛裂,参见图2。

17排第1根管样在爆破冲击作用力下,管样

向爆口侧弯曲呈90°形态,爆口位置的管材几乎呈现扁平形态。爆口横向最大张口长度约为107mm,轴向最大张口长度约为49mm,爆口边缘较

锐利,减薄明显。在紧邻爆口边缘位置测量管径胀粗,垂直于爆口方向上胀粗5.24%;平行于爆口方向上胀粗1.83%,参见图3。

表1　管材光谱检验结果

元素

13排第4根17排第1根SA213

C0.1100.1190.07～0.14

Si0.2660.2320.20～0.50

Mn0.4960.4670.30～0.60

P0.003

S0.002

Ni0.1420.198

Cr8.498.228.

00～9.50

Mo1.020.910.85～1.05

V0.2260.2080.18～0.25

图3　末级过热器第17排第1根爆管形貌

Wt%

Al0.0090.009

≤0.003≤0.020

≤0.002≤0.

010

≤0.40≤0.02

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3.2　管材成分分析

经对13排第4根、17排第1根管样打磨预处理后,用SPECTOR定量光谱仪进行化学成分分析,结果参见表1。

由表1试验结果可看出,钢管的化学成分符合ASME标准的规范要求。3.3　金相检查

分别对第13排第4根爆管及第17排第1根爆管的管样进行金相检查,发现样面上未见异常夹杂物,割管端部材料组织为索氏体;爆口处组织为碳化物+铁素体+少量索氏体,管样爆口部位组织中的沉淀相已发生粗化3.4　41根,进行了显微硬度试验,结果参见表2。

表2　爆口和管子端部显微硬度

HV0.2

13排第4根13排第4根17排第1根17排第1根

运行,略低于设计值571℃,通过历史数据记录检

查,对于末级过热器超温的幅度和累积时间都很小,很少有受热面的金属温度超过报警值。

(2)从氧化皮的分布情况来看,均处于受热面管壁温度较高的区域,4角燃烧布置的锅炉客观上更容易存在两侧烟温偏差,历史数据也反映了末级过热器A侧管壁温度在一段时间内高于B侧管壁温度,也使得氧化皮多以及爆管部位多集中于末级过热器A侧。

3),对锅炉过热[2]。43随着超临界机组运行参数的提高,其运行温度可能已经超过了该材质氧化皮快速增长的温度水平,使得氧化皮更容易生成。理论上讲,几种材质的抗氧化性能TP347H大于T91大于T23,T91材料在内壁氧化皮厚度不超过0.15mm时,其内氧化皮与钢管基体结合紧密而多孔的外氧化皮厚度不高时是不易剥落的。TP347H抗氧化性能虽然优于T91,但其热膨胀系数要比T91大许多,在温度发生波动时其氧化皮要比T91易于剥落。T23材料抗氧化性能劣于T91,其内壁氧化皮厚度可能较大,在温度发生波动时其氧化皮也可能要比T91易于剥落。制造厂针对该型号锅炉已经大大减少了T23材料的使用量,主要作为焊接过渡段。

奥式体钢材高温下运行氧化皮的生成和剥落不可避免。在锅炉正常运行中,受热面的温度变化相对较小,并不会大量剥落,由于受热面管内的蒸汽流速较高,少量剥落的氧化皮容易被汽流破碎带走,不会对锅炉的 …… 此处隐藏：4521字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……