再热蒸汽母管泄漏事故分析及处理

再热蒸汽母管泄漏事故分析及处理再热蒸汽母管泄漏事故分析及处理 广东沙角 a 电厂一期 3 台 200 mw 机组 其再热蒸汽压力 为 2 2 mpa 出口温度 540 流量 573 t h 在机组运行过程中 再热蒸汽母管曾多次发生泄漏 严重影响机组的安全运行 因 此 分析其泄漏原因 并提出相应的预防及改进措施 对保证 机组安全 稳定运行意义重大 1 母管检查情况母管检查情况 炉顶再热蒸汽安全门及平衡小管布置如图 1 所示 平衡小 管出口标高 46 m 管座规格为 2 4 5 安全门连通管规格为 59 14 管座 33 13 管 材料 12cr1mov 母管规格为 08 18 材质 10crmo910 图 1 再热蒸汽母管标高 46m 疏水管布置 a2 号高温再热蒸汽母管位于平衡小低端管座下方 标高 46 m 曾发生 2 次泄露事故 第 1 次是在甲侧平衡小管低端管座下 方约 100 mm 处 泄漏点为一 36 mm 长的周向裂纹 第 2 次是 在乙侧平衡小管低端管下方约 130 mm 处 泄漏点是一 42 mm 长的周向裂纹 对该两管段作 ut 发现裂纹较多 且都分布在 平衡小管座的正下方 裂纹大致平行 周向长度最大为 60 mm 针对 a2 号炉再热蒸汽母管泄漏事故 利用机组大修机会分 别对 a3 号机组和 a1 号机组的再热母管平衡小管低端管座及附 近母材 标高 46 m 电动主汽门前后疏水管管座及附近母材 导汽管管座及附近母材等进行了探伤检查 检查结果除再热母 管发现裂纹外 其余部件未发现裂纹 两台炉的再热母管的裂 纹数量均较 a2 号炉的少 且扩展深度也浅 5 mm 深 而甲 乙两侧裂纹数不同 甲侧明显多于乙侧 扩展深度也稍高于乙 侧 2 裂纹性质裂纹性质 对 a2 号炉高温再热蒸汽母管第 2 次泄漏管段进行取样分析 试验分析结果如下 1 裂纹属热疲劳裂纹 见图 2 图 3 机组运行中 因工 况突然变化 平衡管中的饱和水回流 使再热蒸汽管道内壁的 温度骤然降低 产生大的热应力 2 随饱和水回流次数增加 管道内逐渐萌生裂纹和裂纹增 大 3 对疲劳裂纹扩展寿命和疲劳裂纹萌生寿命分别估算 得 出总疲劳寿命约为 5 000 周次 3 裂纹形成的原因裂纹形成的原因 a2 号炉乙侧再热蒸汽母管中裂纹带长 278 mm 宽 36 mm 由此可断定饱和水量较大 否则不可能形成如此宽的裂纹 带 按再热母管约 5 000 周次的疲劳寿命计算 以平衡小管每 排 1 次饱和水到再热蒸汽母管管壁上而引起母管发生疲劳为 1 周次 则 a2 号炉乙侧平衡管从投产至今约 15 h 向母管排 1 次 饱和水 使母管产生 1 次热疲劳 显然 在机组运行中 这种 情况很难出现 因为平衡小管管内有蒸汽流动 即平衡小管内 不断有热量补充 管内蒸汽就很难形成饱和水 因此 饱和水 应在平衡管受到冷却 保温不好 及机组启停时产生 综合分析认 为裂纹的形成与下列因素有关 图 2 纵向剖面裂纹形态 略 图 3 再热母管内壁裂纹形貌 1 安全门连通管的布置 表 1 为安全门连通管数据 如图 1 及表 1 所示 安全门连 通管从再热母管引出后 需经 5 6 个弯头 约 20 m 的长度才 到再热安全门 由于连通管中平衡小管长度较长 管径小及弯 头数多 使连通管内的蒸汽流动不畅 在安全门关闭时 该连 通管即相对成为死管 在机组启停时 如此长的管段其管内蒸 汽极易受到管壁的冷却而形成饱和水 连通管越长 则热损失 越大 越容易形成饱和水 而且形成饱和水量也就越多 由于 a2 号炉连通管比 a1 号炉的长 因此 a2 号炉再热母管先发生 泄漏 2 接头型式 原设计平衡小管与蒸汽母管的进出口接头型式为直插式 无套管 从管内壁水印可看出 平衡小管中的饱和水沿着母管 开口侧的内壁往下流 在进口侧该种接头形式不易在接头附近 形成积水 因而不易产生疲劳裂纹 而在出口侧 由于母管内 壁温度远高于饱和水的温度 平衡小管内的积水在流到母管时 受到加热汽化 但同时母管受到水的冷却而产生热疲劳 3 平衡小管长度及弯头数量 平衡小管长度增加 则流阻增大 热损失也大 管内易积 水 同样的 弯头数增多 流阻增大 热损失也大 也容易产 生积水 表 2 为平衡小管的有关数据统计 从表中可知 a2 号炉平 衡小管无论是弯头数还是长度均比 a1 号炉多 这也是 a2 号炉 再热母管先发生泄漏的原因 4 平衡小管的保温 现场检查发现 a1 2 3 号炉再热蒸汽平衡小管外层铝皮 及保温石棉部分脱落 保温石棉不够厚 也不够严密 部分管段 已有锈蚀现象 这些都造成管子保温效果差 从而使管内产生 积水 5 机组启停次数及运行时间 随着启停次数及运行时间的增加 则热疲劳周次增加 裂 纹扩展加快 4 改进措施及效果改进措施及效果 依据裂纹形成原因的分析结果 采取了相应的改进措施 除机组启停次数难以控制以外 主要措施包括 1 减少管子长度和管子弯头数量 对原平衡小管布置方式 进行重新设计 弯头数量减少到 3 个 长度变为 30 m 2 改变保温方式 用硅酸铝替代原来的石棉作为保温 并 设两层保温 3 改进再热蒸汽母管侧的接头方式 管座加一套管 并伸 进母管内约 10 mm 避免管内可能产生的疏水直接流到母管内 表面 经过多年的运行实践 实施改进后的效果非常明显 对原 产生裂纹的部位及母管下弯头进行多次探伤检查 均未发现裂 纹等缺陷信号 有效地提高了机组设备运行的安全性及可靠性 5 结结 论论 1 再热蒸汽母管泄漏的根本原因是热疲劳裂纹所致 2 安全门连通管的结构布置不合理 以及平衡小管与蒸汽 母管的进出口接头型式不当 是再热蒸汽母管产生裂纹的直接 原因 平衡小管长度过长 弯头数量过多以及保温效果差