电力通用机械(CGM
GM in Electric Power
高压
蒸发器受热面管
产生裂敏的原因分析与处理
深圳钰湖电力有限公司(广东518111)黄强
摘要】介绍了某厂9E燃气轮机联合环机组」上依次加热各受热面模块,最后从锅炉顶主烟囱排出
中的余热锅炉,在运行约12年后多次发生高压蒸发器受两套机组分别于2004年5月和7月投入商业运行,机组运
热面管狠、泄漏情况,经分析产生裂纹的主要原因是行12年后,多次在停机检查中发现高压蒸发器进出门联
弯管老化,力学性能下降,且在机组起停机、燃气轮机箱受热面管座有裂纹。本文从高压蒸发器联箱膨胀和金
清吹过程中每排靠炉培第1根弯管所受热应力最大,最属材料的金相组织变化两方面分析产生裂纹的原因,并
容易在薄弱的部位产生拉开撕裂,并提出处理措施。
提出相应的处理措施。
【关键词】然气轮机联合循环机组余热锅
炉高压蒸发器受热面管裂纹金相分析处理描施
二、高压蒸发器受热面管产生裂纹
1.高压蒸发器
前言
该余热锅炉本体受热面由下至上分别布置高压过
某电厂建有两套9E燃气轮机联合循环机组,其余「热器、高压蒸发器(1)、高压蒸发器(2)、高压省
热锅炉由杭州锅炉厂生产,为Q153/526-174(339)
煤器(1)低压过热器、高压省煤器(2)、低压蒸发
5.8(0.62)/500(254.8)型,无补燃、双圧、立器、高压省煤器(3)/低压省煤器、除氧蒸发器及凝
式、强制循环余熱锅炉。余热锅炉采用模块化设计,燃结水加热器等9组受热面(见图1)。其中高压蒸发器
气轮机排出的烟气通过水平烟道进入锅炉本体。由下至」(1)、高压蒸发器(2)布置在第2、第3层,高压蒸发
凝结水加热器
除氧蒸发器
高压省媟器(3低压省煤器
低压蒸发器
高压省煤器(2)
高压省煤器低压省媒器
高压蒸发器(2)
⊙出口联箱(上联前)
进口联箱(下联前)
高压蒸发器(1)
出口联箱(上联前
O进口联箱(下联前)
高压过熟器
烟气
图1余热锅炉本体受热面布置
如年m57
万方数据
CM电力通用机械
(. 1/ in Eleetric Parey
器(1)、高压蒸发器(2)横向排数均为60排,纵向排裂纹位置见图3)。
数均为12排,错列布置,受热面均为D38mm×35mm
的螺旋鰭片管,管材为20g。高压汽包(锅筒)内的水
经下降管、强制循环泵后进入高压蒸发器,在蒸发器内
受热后成为汽水混合物又返回到高压汽包(锅筒)。高
压蒸发器段的烟气温度约310-450℃,管子内部流动的
是约270℃、6.0MPa的汽水混合物。
2.高压蒸发器受热面管裂纹情况
1)2015年5月,停机检査发现1号余热锅炉高压蒸
发器(1)段下联箱汽轮机側第2排靠炉墻第根联箱管
图3高压蒸发器联箱管座裂纹位置
座裂纹,机组运行约41780h,裂纹位置为非焊缝处。
3.对联箱管座裂纹的检查分析
2)2015年10月,停机检査发现2号余热锅炉高压
对管座裂纹周边宏观检査,管座的内外表面未有
蒸发器(2)段上联箱汽轮机侧第1排靠炉墙第1根联明显腐蚀现象,且裂纹清晰分明
箱管座裂纹,机组运行约40860h,裂纹位置为非焊缝
对高压蒸发器联箱发生裂纹的管座两台炉各选取
处。
根进行理化性能检验。经金相组织检验,管座金相组织
3)205年12月,停机检查发现2号余锅炉高压「为铁素体+珠光体,参DLT674-199火电广用20
发器(1)段下联箱主变压器侧第1排靠炉墙第]根联号钢珠光体球化评级标准》管座珠光体球化为3级。管
箱管座裂纹,机组运行约41010h,裂纹位置为非焊缝「座金相组织照片如图4所示,管座未球化的金相参考照
处
片如图5所示(放大倍数均为500倍)。
4)2016年1月,停机检査发现1号余热锅炉高压
蒸发器(1)段下联箱主变压器侧第1扑靠炉墙第1根联
箱管座裂纹,机组运行约43070h,裂纹位置为非焊缝
处
以上4次高压蒸发器联箱管座裂纹均为靠近炉墙侧
第1根管座(高压蒸发器管排数见图2,高压蒸发器管座
图4管座金相组织图片
图5管座未球化的金相参考图片
对照图4和图5可看出,发生裂纹的管座金相组织
珠光体区域中的碳化物已分散,并逐渐向品界扩散,但
图2高压蒸发器受热面管排数
珠光体形态尚明配。珠光体球化是在温度较高时,原子
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GM通用蔽
WWw.styx.Com2017年第9期
万方数据
电力通用机CM
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活动力增强,扩散速度增加,片状渗碳体便逐渐转变组起停机、燃气轮机清吹过程中膨胀和收缩位移最大,
为球状,再积聚成大球团,从而使材料的屈服强度、当管座薄部位拉伸性能不能满足膨胀或者收缩位移?
抗拉强度、神击韧度、蠕変极限和持久极限下降。此求时,管座就会在该部位产生裂纹。
管座已运行12年,长期在400℃左右高温下运行,导
致管座珠光体发生球化现象.
四、防止高压蒸发器受热面管座产生裂
对有裂纹的管座金属试样在常温下进行拉伸试」纹的处理措施
验,试验结果两根管座伸长率分别为16%、19.5%,伸
)由于炉内空间位置狭窄,难以进行焊接施工
长率不符合GB5310-2008《
高压锅炉用无缝钢管》对
高压蒸发器受热面管毎发生一次裂纹均需拆除保温棉和
20g的技术要求(20g的标准为伸长率≥24%)。进
开挖炉墙进行处理,不仅显得被动,还有可能造成机组
步验证了管座金属珠光体发生球化对共拉伸性能的影非计划停运等事故,影响机组的安全稳定运行,且高压
响
蒸发器联箱每排最靠近炉墙的第1根弯管管材已存在一
通过金相分析可判断该裂纹为拉裂裂纹。
定的老化,其拉伸性能也不能满足要求。因此,将高
、高压蒸发器联箱管座产生裂纹的原压蒸发器联箱每排最靠近炉墙的第1根弯管(含管座)
进行更换,高压蒸发器(1)、(2)段各有12排,一排
因分析
更换2根,一台炉共更换48根。更换后,待达到金属检
1.燃气轮机起动时清吹过程分析
测条件,对焊発进行射线和磁粉探仿检测,合格率为
在机组热态起动时,燃气轮机起动电动机先起100%。接着对余热锅炉高压系统做超水压试验,水压
动,燃气轮机逐渐进人高速盘车状态,当转速升至额」试验压力设定为工作压力的125倍,严格按照水压试验
定转速0%时,压气机压缩空气开始清吹燃气轮机热」方案操作,最终水压试验合格,未发现异常
通道,通常清吹8min。因燃气轮机没有旁路烟道,
2)建议在燃气轮机起动过程中将燃气轮机清吹时
燃气轮机高速盘车所带的冷空气只能排向锅炉水平烟」间缩短至6min(6min已能满足清吹的要求),减少对
道,水平烟道较短,清吹过程是对高压蒸发器受热面」高压蒸发器管道快速冷却的时间。同时,加强运行管
快速冷却的过程,高压蒸发器联箱以联箱中部为中理,严格遵守起停机操作要求,合理安排高压循环系的
心,两端向中心收缩,常炉墙侧收缩量最大,则靠炉起动和停运时间,防止升温或者降温过快,致使高压蒸
墙第1根管座所受热应力也最大,最容易在薄弱的部位」发器弯管温差应力过大、膨胀位移过大而造成弯管