孔維剛

（神華河北國(guó)華定州發(fā)電有限責(zé)任公司，河北定州 073000）

0 引言

某電廠一期2臺(tái)鍋爐均為SG-2008/17.47-M903型亞臨界壓力、中間一次再熱、控制循環(huán)爐，噴燃器采用四角切圓方式，單爐膛裝型露天布置，運(yùn)轉(zhuǎn)層以下采用緊身封閉，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣。過(guò)熱蒸汽流量2008 t/h，過(guò)熱蒸汽出口壓力17.47 MPa，蒸汽出口溫度540℃。再熱蒸汽流量1662 t/h，再熱蒸汽出口壓力3.81 MPa，蒸汽出口溫度540℃。

再熱器由墻式輻射再熱器、屏式再熱器和末級(jí)再熱器三級(jí)組成。末級(jí)再熱器位于爐膛折焰角水平煙道內(nèi)，共計(jì)76片，每片有10根管子并列套管組成。橫向節(jié)距為254 mm，管子規(guī)格為634，材料為12CrMoVG及T91。管間采用不銹鋼板制成的梳形管卡定位，沿高度布置4處，橫向定位用不銹鋼板通過(guò)U形圓鋼與各管屏相連，以保持管屏間的橫向節(jié)距。為減少同屏熱偏差，屏式再熱器和末級(jí)再熱器采用塔式布置，即屏式再熱器和末級(jí)再熱器最外面4圈管子根據(jù)計(jì)算結(jié)果，縮短其長(zhǎng)度，使同屏管子的流量偏差得到改善，同屏各管的汽溫接近，且最高管壁金屬溫度均在材料允許使用溫度以下。

2007年1#爐爐膛內(nèi)泄漏報(bào)警。停爐檢查發(fā)現(xiàn)末級(jí)再熱器發(fā)生3處爆管，爆管材料為T91。至本次檢修停機(jī)共運(yùn)行10 630 h。

1 爆管原因分析

停爐后進(jìn)入爐膛檢查，發(fā)現(xiàn)末級(jí)再熱器左數(shù)第18，19，20排管子已經(jīng)大片爆開(kāi)（圖1），其中19排外第6根損壞最為嚴(yán)重，管子已經(jīng)大面積損壞且減薄嚴(yán)重，應(yīng)該是最先爆開(kāi)管子。周圍其他爆開(kāi)管子大多為吹損爆口，爆口面積大，管子無(wú)明顯脹粗，管壁減薄嚴(yán)重。 觀察爆口部位均位于梳形定位管卡處附近。對(duì)爆管附近管段進(jìn)行測(cè)厚檢驗(yàn)，近爆口管段都有減薄現(xiàn)象，遠(yuǎn)離爆口部分管段未發(fā)現(xiàn)減薄現(xiàn)象。

圖1 爆口形貌

對(duì)爆管進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)分析，金相組織無(wú)異常，力學(xué)性能指標(biāo)符合要求，因此斷定管子非因過(guò)熱原因爆管。

因此，從外觀形貌、試驗(yàn)結(jié)果和檢查情況來(lái)看，本次爆管的主要原因?yàn)楣茏优c管卡間磨損嚴(yán)重、超過(guò)強(qiáng)度計(jì)算壁厚指標(biāo)要求。

2 磨損原因分析

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，末級(jí)再熱器管排在定位管卡安裝處有磨損現(xiàn)象，主要集中在由北向南數(shù)第18，19，20，21排，由東向西第2，3，4，5，6，7根磨損部位在管子與梳形定位管卡接觸處，磨損部位多達(dá)80多點(diǎn)，磨損深度0.5～2.0 mm。部分已超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求的磨損減薄量大于壁厚的30%的換管要求，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在2007年至2008年的機(jī)組3次檢修中，均對(duì)此部位進(jìn)行檢查，每次檢查發(fā)現(xiàn)磨損超標(biāo)點(diǎn)均在60～80點(diǎn)。說(shuō)明此部位磨損的速率和面積都比較大。

2.1 管卡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

管卡的結(jié)構(gòu)為梳形管卡，管子間的梳齒為片狀（圖2）。在安裝時(shí)要求管子與梳形定位卡梳齒應(yīng)保持2～3 mm間隙，由于定位管卡制造時(shí)存在尺寸偏差問(wèn)題或在施工時(shí)未按照安裝要求進(jìn)行，造成管子與梳齒的間距大小不一，不能滿足合適的間距，出現(xiàn)管子與梳齒接觸的情況。當(dāng)管屏或管子發(fā)生振動(dòng)時(shí)，管子與梳齒產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成磨損。隨著運(yùn)動(dòng)的加劇，由開(kāi)始的點(diǎn)面接觸變?yōu)榫€面接觸，磨損速度加快。

2.2 煙氣擾動(dòng)造成管子振動(dòng)

由于四角切圓燃燒的特點(diǎn)是整個(gè)爐膛為一個(gè)燃燒單元，四角氣流相互作用，在爐內(nèi)形成逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)氣流。到末級(jí)再熱器所在位置時(shí)，還存在一定的殘余旋轉(zhuǎn)，并在流速分布不均的作用下，使末級(jí)再熱器的管屏產(chǎn)生振動(dòng)，管子與梳齒發(fā)生磨損。

圖2 管卡型式

2.3 管卡變形造成間隙發(fā)生變化

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)個(gè)別管卡在高溫下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后發(fā)生變形，或管卡偏離了原始固定位置發(fā)生扭曲變形（圖3），這樣造成管屏受力情況發(fā)生改變。管子與梳齒原始安裝間隙發(fā)生變化，部分管子與梳齒間隙變小甚至沒(méi)有間隙，還有部分間隙變大。由于間隙的變化改變了管卡與管子的接觸面積和受力情況，為管道磨損留下了隱患。

圖3 管卡扭曲變形

3 預(yù)防措施

管卡設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理是造成磨損的主要原因。由于更換管卡的工作量比較大，在未對(duì)原管卡進(jìn)行更換的情況下，建議采取以下預(yù)防措施。

（1）加強(qiáng)運(yùn)行工況的調(diào)整，合理分配一、二次風(fēng)比例，防止因煙氣擾動(dòng)造成的管屏振動(dòng)。

（2）利用機(jī)組檢修期間，對(duì)末級(jí)再熱器進(jìn)行全面檢查，對(duì)管子磨損深度超過(guò)壁厚30%的部位及時(shí)進(jìn)行換管處理，對(duì)12Cr1MoV材料管子磨損深度未超過(guò)壁厚30%的部位進(jìn)行補(bǔ)焊處理。對(duì)變形或移位的管卡進(jìn)行恢復(fù)處理。

（3）檢查拖塊是否有脫落的部位，及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。

（4）對(duì)管子與梳齒的間隙進(jìn)行調(diào)整，避免發(fā)生碰磨。

4 改進(jìn)措施

合理的管卡結(jié)構(gòu)是解決末級(jí)再熱器磨損的關(guān)鍵，因此，對(duì)對(duì)管卡結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了改進(jìn)，采用雙半圓形抱卡結(jié)構(gòu)型式（圖4、圖5），這樣管子與管卡為面接觸，有效增大了管子與管卡的接觸面積，減緩了磨損程度。

圖4 新管卡示意

圖5 新管卡

5 結(jié)束語(yǔ)

在2008年9月機(jī)組檢修中對(duì)原管卡進(jìn)行了改型更換。多次利用機(jī)組小修期間，對(duì)更換的管卡磨損情況進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)有磨損跡象，說(shuō)明此管卡的結(jié)構(gòu)型式，解決了末級(jí)再熱器的磨損問(wèn)題。