一起余热锅炉异种钢接头泄漏原因分析和预防处理

一起余热锅炉异种钢接头泄漏原因分析和预防处理
发布时间：2023-04-13T06:08:03.619Z 来源：《中国电业与能源》2023年1期作者：陆定康常鸿翔
[导读] 燃机联合循环电厂既可带基本负荷,也可以作为电网调峰机组,
陆定康常鸿翔
江苏华电戚墅堰发电有限公司，生产技术部，江苏常州 213000
摘要：燃机联合循环电厂既可带基本负荷,也可以作为电网调峰机组,有助于改善电网的安全性。

配套余热锅炉的安全、经济运行，影响电站的安全经济性，承压部件的可靠性决定了锅炉是否能够长期安全运行。

本文主要介绍了锅炉高过疏水管T91和SS-304异种钢接头泄漏的分析，并针对性的提出了预防措施和处理方案，旨在为余热锅炉本体承压部件的检修与维护实践提供参考。

关键词：余热锅炉；异种钢接头泄漏；处理方案；预防措施
0 引言
目前国家提倡清洁能源项目，作为清洁能源的天然气发电技术越来越得到推广，所配套余热锅炉是联合循环电站中回收燃气轮机排气余热产生蒸汽，推动蒸汽循环的发电换热设备。

提高火电厂效率的主要途径是通过提高蒸汽的初参数，即提高蒸汽的压力和温度，高参数的的要求使得电厂设备中金属部件性能的要求也越来越高，因此锅炉受热面不可避免的出现异种钢接口，其中典型的是T91、T92、TP304等等，这些异种钢接头由于种种原因成为薄弱环节，经过一阶段的运行往往逐步出现劣化直至失效泄漏。

1 现场情况
某燃机电厂现有6台机组：其中F级一期#1、#2两台机组配备余热锅炉，2005年投产，为三压、再热、卧式、无补燃自然循环，室外布置，由广东新会—福斯特惠勒动力机械有限公司（FWPM）设计监造。

受热面沿锅炉宽度方向各模块均分成左、中、右三个模块，按照烟气流动方向依次布置为高压过热器4（HPS4）至高温过热器1（HPS1），其中高过4和3联箱及管道为T91材质，高过2和1为T22材质，左中右三个模块的疏水管至联箱底部（管座材质T91），管座以下第一道焊缝开始为SS304材质管件，汇集成一根有西侧墙处穿墙伸缩节引出至外部相应的疏水门，而且均用承插式的方式焊接连接。

至2022.10月#1机组运行5.4万小时、#2机组运行5.5万小时，T91+SS304异种钢运行在两台余热锅炉出现三次裂纹发展直至贯穿泄漏现象。

2021年7月29日下午#2炉顶峰运行，发现西南侧再热器伸缩节底部滴水，30日上午检查发现热器3西侧模块疏水管焊缝裂纹泄漏（T91加304承插式异种钢接头），停炉泄压后着色探伤确定位置，进行打磨焊补临时处理。

类似情况发生过2次
1、2016年6月3日#2炉高过4疏水管泄露，去除承插式改为对接式。

2、2017年11月#1余炉扩大性小修，高过4下联箱疏水西侧承插式上部焊口有裂纹。

2 原因分析
T91属于马氏体钢，在高温环境下组织稳定有较好的高温持久强度和抗蠕变性能，同时也有较大的淬硬倾向，焊接性能差，需要焊前预热和焊后热处理严格的焊接工艺要求。

SS304是奥氏体不锈钢，现场单种材料焊接工艺简单，有较好的耐高温和抗腐蚀性能。

异种金属材料焊接接头和同种金属材料焊接接头的本质差异和特点，在于熔敷金属两侧焊接热影响区和母材有诸方面的不均匀性。

异种金属焊接时，焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有明显的差别化学成分的不均匀性。

炉管在运行中承受着一定的交变应力，这种交变应力主要来源于设备启停产生交变热应力、炉管内气流波动引起的振动应力。

【1】F 级一期余热锅炉由福斯特惠勒动力机械有限公司设计，空气管、疏水管几乎全部采用承插式焊接工艺，已经多次在承插式焊缝边缘出现裂纹造成泄漏。

割管检查发现插入管完全顶置三通内部台阶处，这样插入管段受热膨胀受阻，撕裂焊口与母材结合部造成开裂。

【2】频繁的启停温度和压力的变化造成疲劳失效。

燃气蒸汽联合循环机组由于启停快，1小时之内既可以带至满负荷运行，更能够实现目前电网深度调峰运行的要求。

所以电网一般用其进行调峰运行，从表1可以看出17年的运行时间，平均每年接近100次的启停次数，排除检修、冬季天然气供应紧张而停机，夏季基本是一天一启停进行调峰运行。

设备频繁受到压力、温度交变应力作用，产生疲劳造成异种钢接
头失效产生泄漏。

3 预防及处理
近几年华电电科院及江苏方天技术监督检测中心时常发出技术监督预警通知单，要求开展管道温度压力测点异种钢角焊缝隐患排查的预警，结合近期检修对异种钢接头，压力、温度测点异种钢角焊缝开展专项隐患排查。

严格按照DL/T939-2016《火力发电厂锅炉受热面监督技术导则》要求：累计运行4万小时后对异种钢焊缝进行外观检查，10%的无损检测，必要时割管做金相检查。

利用迎峰度夏之后天然气供应不足期间更换疏水管，如图2：更换高过3、4承插式短接开始的304管材为T91材质，使用对接焊缝方式，更换至炉外高过3、4疏水一次门前（一次门为不锈钢材质），炉内疏水管从联箱开始全部改成T91的对接焊缝，这样每组疏水管3各异种钢接头可以合并成1个，减小异种钢接头开裂概率，同时方便在炉外异种钢接头进行定期外观和无损检测。

4 结束语
余热锅炉是电厂重要主机设备，异种钢接头的失效泄漏时常导致余热锅炉非计划停运，也是我们四管防爆工作的重点，排查各疏水管、温度、压力测点的结构和材质，建立机、炉异种钢接头台账，严格按DL/T939-2016《火力发电厂锅炉受热面监督技术导则》要求定期进行无损探伤和割管金相检查，以来确保余热锅炉的健康状况。

参考文献：
[1]蔡文河、赵卫东、杨富等 TP347H于12Cr1MoV异种钢焊接接头早期失效研究[J] 中国电力，4，2009：22-24
[2]陆定康、胥建国、钱松锋电站余热锅炉典型泄漏原因和预防处理[J]华电技术，11，2018：27-30
作者简介：
陆定康(1974—)，男，江苏省、常州市，工程师，大专学历、从事锅炉检修工作（Email:****************）常鸿翔（1992—），男,江苏省、徐州市,助理工程师,本科学历,从事锅炉检修工作（Email:****************）。