600MW机组锅炉过热器堵阀泄漏原因分析.pdf

38 内 蒙 古 电 力 技 术 I N N E R MO N G O I I A E L E C T R I C P O WE R 2 0 1 3 年第 3 1 卷第 5 期 d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 8 - 6 2 1 8 2 0 1 3 0 5 0 1 3 6 0 0 MW机组锅 炉过热器堵阀泄漏原 因分析 刘吉广 ， 赵健 ， 李西军， 朱小东 ( 内蒙古岱海发电有限责任公司， 内蒙古 乌兰察布0 1 3 7 0 0 ) 摘要 ： 某 电厂6 0 0 MW燃煤机组在 小修后重新启动 时， 发现锅炉过 热器堵阀有裂纹。通 过对裂纹产生的时间、 外观形貌和检测结果进行分析 ， 认为此次堵 阀泄漏主要是堵阀设计不 合理 、 焊 口质量差 、 焊接性能差、 二次热应 力大等原 因造成 的。后 对发 生泄漏的堵阀进行更 换 ， 并针对该类问题提 出对其他重点部位堵 阀进行检查 ， 在机组启动时要严格控制升温、 升压 速率等建议 。 关键词 ： 锅炉过热器 ； 堵阀泄漏； 焊接质量； 二次应力 ； 异种钢焊接 文献标志码 ： B 中图分类号 ： T M6 2 1 2 5 文章编号： 1 0 0 86 2 1 8 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 3 8 0 4 An a l y s i s o n 6 0 0 MW Bo i l e r S u p e r h e a t e r B l i n d F l a n g e L e a k a g e L i u J i g u a n g ， Z h a o J i a n ，L i X i j u n ， Z h u X i a o d o n g ( I n n e r Mo n g o l i a Da i h a i El e c t r i c P o w e r Ge n e r a t i o n C o ，L t d I n n e r Mo n g o l i a Ul a n q a b 0 1 3 7 0 0) A b s t r a c t ： 6 0 0 MW c o a l f i r e d u n i t i n a p o w e r p l a n t i n t h e s ma l l a n d r e s t a r t e d a f t e r r e p a i r ，a p pe a r e d t ha t b o i l e r s u pe r h e a t e r b l o c ki n g v a l v e s h a d c r a c k s Th r o ug h t h e c r a c k s o f t h e t i me ， t h e a p pe a r a nc e o f mo r p h o l o g y a n d t e s t r e s u l t s a na l y s i s ， t he b l o c ki n g v a l v e l e a k a g e wa s ma i n l y d u e t o b l o c k i n g v a l v e d e s i g n wa s u n r e a s o n a b l e ，w e l d q u a l i t y w a s p o o r ， p o o r we l d i n g pe r f o r ma n c e ， t h e r ma l s t r e s s a n d o t h e r c a u s e s Th e n r e p l a c e me n t t h e l e a k p l u g g i n g v a l v e ， a n d c h e c h e d t h e o t h e r k e y p a r t s o f t h e p l u g v a l v e t o c h e c k s u g g e s t e d s t ric t l y c o n t r o l t h e t e mp e r a t u r e a n d p r e s s u r e r a t e a n d o t h e r r e c o mme n d a t i o n s wh e n s t a r t i n g Ke y wo r d s ： b o i l e r s up e r he a t e r ； b l o c ki ng v a l v e l e a k a g e ；we l d i n g q ua l i t y ； t he r ma l s t r e s s ； d i s s i mi l a r s t e e l we l d i n g 0 引言 在进行锅 炉水压试验 时 ， 为确保汽轮机 的安全 及维护管路 中其他阀门， 必须装设 隔离设备。隔离 设备一般采用堵板式水压试验 阀( 以下简称堵 阀) 。堵 阀通常用于火力发电厂主蒸 汽管道和再热 蒸 汽管道 ， 作 为锅炉 、 过热器 、 主蒸 汽管道 、 再热器 及再热管道水压试验时的隔离装置。装设堵 阀后 ， 可分别 对锅炉各 部件进 行水压 试验 ， 并且 操作 简 便 ， 为机组再次启动消除了受热面及连接管道易发 生泄漏 的隐患 ， 为机组的安全运行提供 了保障。 系统正常运行时 ， 堵 阀为开通状态 ( 相 当于一 段管道 ) ， 压力损失极小。当需要进行水压试验时 ， 只需 将堵板装置放人 阀体 ， 略加调 整 ， 即可 实现管 线隔离 ， 完成水压试验 。但是如果堵阀存在设计安 装不合理 、 质量差或承受热应力过大等问题则会发 生泄漏 ， 对机组 的安全 、 连续 运行造 成严重影 响 。 本文以某 电厂 6 0 0 MW机组锅 炉过热器堵 阀泄漏为 【 收稿 日期】2 0 1 2 1 2 1 1 ； 【 修改 日期】2 0 1 3 0 9 1 6 f 作者简介1刘吉广( 1 9 7 6 ) ， 男 ， 内蒙占人， 学士， 高级工程师， 从事发电厂运行、 检修 、 计划管理工作。 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 3 年第3 1 卷第5 期 之 问存在 3 0 mm壁厚差。由于厚度突变 ， 而焊 口部 位未设计合理 的过渡方式 ， 导致该部位存在较大应 力集中区， 产生峰值应力。峰值应力是管道或附件 由于局部结构不连续或局部效应 ( 包括局部应力集 中) 附加到一次应力或二次应力 的增量 。在峰值应 力的长期作用下 ， 焊 口开裂。 3 2 焊口质量问题 Z G1 5 C r l Mo l V及 P 9 1 钢具有一定 的冷 、 热裂纹 倾 向 ， 因此必须进行焊前预热 ， 焊接时要严格 控制 层问温度 ， 才 能有效防止焊接裂纹产生 。堵 阀与过 渡段管焊 口为厂家焊接 ， 在焊接 阀体与过渡段 时 ， 焊接及热处理操作不规范 ， 导致焊接残余应力未得 到完全消除 ， 在运行 中应力释放 ， 导致焊缝发生开 裂 。 3 - 3 焊接性能差 阀体 材质 为 Z G1 5 C r l Mo l V。Z G 1 5 C r l Mo l V是 一 种综合性能较好的珠光体耐热铸钢， 可在5 7 0 以下长期工作。但是该种钢在铸造后易产生裂纹， 对热处理时的冷却速度也较敏感， 容易在铸件中产 生不 均匀 的组织 ， 焊接 性能较差” 。Z G1 5 C r 1 Mo l V 的化学成分和机械 l生能分别见表 1 和表 2 。 过渡段材料为 P 9 1 。P 9 1 是在 1 C r 9 Mo I 马 氏体 钢中加人了V和N b 等合金元素， 使其具有良好的抗 高温氧化和蠕变性能的改 良型钢 。P 9 1 钢属空冷马 氏体 钢 ， 焊接 性 较差 ， 有较 强 的焊 接冷 裂敏 感倾 向。在焊接线能量较大时会造成层问组织过热 ， 出 现魏氏体组织 、 粗大晶粒和 网状晶界 。这些组织易 产生裂纹源 ， 形成裂纹并扩展 ， 从而造成冲击韧性 下降 。P 9 1 的化学成分 、 机械性能分别 见表 1 、 表 2 所 示 。 综上所述 ， 在进行 P 9 1 与 Z G1 5 C r l Mo l V异种钢 焊接时 ， 焊缝熔合区韧性等力学性能指标不高。 3 4热应 力大 本次 机组启 动是在 寒冬 ， 而且 是采用 冷态启 动 。正常情况下 ， 锅 炉点火后 ， 随着燃料 的逐渐增 加 ， 炉内燃烧逐渐加强 ， 主蒸汽及再热蒸汽压力 、 温 度逐渐升高。根据锅炉正常运行时 的升温 、 升压曲 线( 见图6 ) ， 主 、 再热蒸汽参数随着锅炉的燃烧加强 而逐渐升高 。汽包压力为 O 5 MP a 时 ， 应关 闭锅炉 各排空 门； 汽包压力 为0 8 MP a 时 ， 逐渐关 闭锅炉各 疏水 门。 而本次事故 中 ， 在炉侧排 空门 、 疏水 门陆续关 闭后 ， 由于运行人员担心空冷岛因天气寒冷而可能 发生冻结 ， 因此未打开机侧蒸汽管道疏水 ， 也未按 要求提前开启 P C V阀排走系统 内残存的打水压 的 积水 ， 机组 4 0 旁路也未开启 。此 时继续给锅炉增 加 燃料 ， 随着燃烧加强 ， 锅炉产生 的新蒸汽及立式 过热器管内的残余积水无法排出， 同时过热器出口 管道至汽轮机主汽 门前管道积水 也无 法排 出。锅 炉启动时的参数变化见 图7 。从 图7 可以看出 ， 机侧 蒸汽管道温度几乎不上升 ， 但是炉侧系统 内蒸汽压 力上 升较快 ， 这是 因为炉侧受热面 内全部为死汽 ， 所 以各受热面处应力也随之增大。待蒸汽压力升至 2 MP a 以后 ， 运行人员 突然开启机侧蒸汽管道疏水 和高 低压旁路 ， 汽轮机 主汽阀前温度快 速增加 ， 在 2 mi n内由6 5升高至 2 1 8。此 时 ， 由于温度 的 急剧变化 ， 在主汽阀和过热器堵 阀处产 生了较大的 热应力。 通过上述综合分析可 以判断 ， 此次堵 阀事故主 要原 因是堵 阀设计不合理 、 焊 口质量差 、 焊接性能 差 、 二次热应力大等因素共 同作用所致。 4 处理措施 在检查发现过热器堵阀出现裂纹后 ， 停炉处理 缺陷。检修人员将泄漏 的过热器堵 阀管段