电站锅炉减温器裂纹处理及焊接工艺

电站锅炉减温器裂纹处理及焊接工艺

王敏智

金华市特种设备检测中心 321015

摘要：过热器是电厂锅炉的重要组成部分，关系到锅炉的安全可靠运行。 在某公司机组检修时发现125MW机组锅炉过热器二级减温器喷水管的角焊缝和筒体通孔内壁、端面有密集裂缝，笔者采取了安全检修、焊接措施，消除了隐患，保证了检修质量、检修工期及安全生产。基于此，本文章对电站锅炉减温器裂纹处理及焊接工艺进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：电站锅炉；减温器；裂纹处理；焊接工艺

引言

当前工业化程度不断加深，锅炉压力容器运用环境场地呈现出多元化趋势，这就对焊接技术运用效果提出了新的要求与挑战。然而，在实践运用焊接技术过程，容易受到温度环境、场地条件以及焊接材料等因素影响，未能达到生产使用预期。因此，技术员应对焊接技术运用局限问题及产生原因进行分析，以找出优化控制的方向与关键点。

1机组运行方式与减温水投入的关系

1.1锅炉运行方式

某厂125MW机组锅炉实际使用的煤种与设计煤种一致，再热汽温的调节使用排烟挡板作为基本的调节手段，微量喷泉作为微调。 2号炉再热器微量喷水减温器洒水量不大，给药频率不高。

1.2锅炉运行规程中关于汽温调节的规定

该厂1025t/h锅炉为了消除过热器出口的左右蒸汽温度偏差，在过热蒸汽温度的调节中采用了三级降温，一级是主要的温控手段，三级是微调，二级保护备用和后屏。 在正常运行中，优先进行燃烧调节，不使用或不使用减温水的再热蒸汽温度调节主要通过燃烧器喷出口摆动，喷水减温器对两侧的蒸汽温度偏差进行微调调节。

1.3锅炉实际运行中关于汽温调节存在的问题

调峰机组AGC投入后机组负荷变动频繁，竞价上网、煤炭价格高企迫使发电企业努力降低燃料成本，锅炉实际运行中往往掺烧其他低成本煤种。5号、6号锅炉设计煤种为烟煤，掺烧经济煤种（贫煤、无烟煤）后，受热面、燃烧器未进行改造，烟气温度升高，蒸汽吸热量增加，造成超温风险。喷水减温自动投入，但汽温控制存在一系列问题。

1.3.1汽温自动调节的逻辑

读取5号锅炉过热器三级减温器2019-07-04T16∶42∶00至2019-07-05T16∶43∶00的调节门开度和负荷关系曲线，负荷从250MW下降到170MW时， 此时减温器出口温度从475℃迅速上升到510℃，负荷稳定在170MW的时间段，但三级减温器的洒水量不一定，减温器的瞬时温差在10~40℃之间波动的负荷从170MW上升到220MW时，喷水量最低为0，最大为16t 喷水量曲线陡峭，汽温自动调节未达到缓慢调节的目的，汽温自动调节质量欠佳，逻辑可疑。

1.3.2极端情况下汽温调节手段

日志中经常有因煤质而导致主蒸汽温度超温无法控制的记录。 调整5号锅炉过热器1、2、3级减温器调整门开度和负荷的关系曲线，从2019-07-08T10∶43∶00到14∶43∶00期间，将1级减温器调整门多次全开，始终接通 二级减温器调节门多次全开全闭； 三级减温器一直投入使用。 气温调节手段失效表明锅炉的燃料适应性很差。

2减温器裂纹原因分析

(1)减温器喷水管直径插入减温器体内，喷头和减温器枪管内部存在间隙，操作过程中减温器体内蒸汽反复撞击喷头，部分蒸汽聚集在缝隙中，冷热交变应力导致枪管孔直径出现裂纹。(2)注入温水时，喷头喷出的温水和喷嘴反作用力交替作用，在喷头和管座角焊缝处因疲劳应力出现裂纹。(3)注入温水时，进口管道的管壁温度接近温水的温度，只有280℃左右。不注入温水时，进口管道的管壁温度接近冷端过热器出口温度，达到520℃左右。这样，吸收管在温差交叉应力的作用下，在焊接入口容易开裂。(4)喷头的边缘喷嘴靠近减温器内部，喷嘴的部分堵塞或雾化效果不好，温水不能通过喷头形成雾化状态，喷射到减温器混合管内，将温水直接喷射到减温器枪管开口内壁。由于原管座内壁温度与减温器内蒸汽温度相同，因此喷射到280℃左右的减温水中，产生较大温差，形成热疲劳应力，在热疲劳应力长期频繁的作用下，在枪管开口部位形成热疲劳裂纹。

3、电站锅炉减温器裂纹处理及焊接工艺

3.1 全面检测检验减温器

为防止应用过程中核心管泄漏，突然出现冷却减温器内壁，结构上可能出现热疲劳裂纹，对减温器体内具体外观进行全面检查，对内壁和管道内区域，特别是与核心管泄漏相对应的各个部位进行超声波和管道镜检查，完成相应的检查工作，并对外部接管角焊缝进行了全面渗透测试，检测未发现减温器。

3.2 及时进行爆管高温过热器更换

在锅炉运行过程中，过热器爆管是由于小支撑板堵塞了管子的孔，检查其余过热器的情况，没有发生过温过热的情况。更换爆管采用的9组过热器，通过弧焊完成相应的焊接工作，完成焊接工作后，对焊接部位的情况进行全面检查和检测，确定焊接质量能达到相应的要求标准，然后进入使用。发现焊接不符合相应要求标准时，及时重新焊接。

3.3 做好减温器处理

减温器的处理必须从更换减温器芯管和降低减温器容量两个方面开始。对于损伤严重的减温器的芯管，更换所有芯管并重新制造安装。工作人员全面分析了锅炉厂的具体情况，并根据分析结果对锅炉厂进行了适当的调整，具体调整情况如表1所示。

表1 调整后锅炉的各项参数

3.4 开展水压试验

修理工作结束后，必须对锅炉及锅炉采用的减温器进行水压试验，通过试验完成相应的检查。检查合格，未发现泄漏现象。该检测结果表明，改造后的锅炉减温器能够满足应用需求，提高锅炉性能，满足生产需求。

3.5 定期检查

每年定期检查锅炉内减温器的性能状况，定期检查主要集中在铁芯背部外观检查和冷却水管系统水压试验上。在实际检测期间，主要明确内构件在应用期间的健全性，以及磨损、裂纹等各种情况，及时发现问题，采取相应措施处理问题。

结束语

减温器是电站锅炉的重要部件，应按照《电站锅炉压力容器检验规程》和《火力发电厂金属技术监督规定》的要求，定期进行内窥镜渗透检查。对于枪管通孔内壁和端面存在的密集裂纹，可以使用专有的机械扩孔措施从根本上加以处理。扩孔后，根据孔径大小，可以选择适合壁厚的管道座椅。同时，积极购买备件，选择机器更换整体减温器，实现本质安全。更换锅炉过热器二级感温器桶，焊接前预热温度200~300℃，升高、冷却速度78℃/H，层间温度调节200~300℃；后热处理恒温温度300~400℃、恒温2~4小时最终热处理恒温温度(735°10°℃、恒温4h)等焊接、热处理工艺能有效保证焊接质量，消除安全隐患，值得业界相互交流和参考。

参考文献

[1]梁松树,董永昌,杨树方.电站锅炉受热面管内部裂纹形成机理分析[J].中国设备工程,2020(24):86-87.

[2]李明元.钢铁厂自备电站锅炉智能化焊接现状及发展趋势[J].中国金属通报,2020(09):81-82.

[3]黄俊杰.电站燃煤锅炉水冷壁管失效原因分析及防范对策[J].机电信息,2020(21):56-58.

[4]王锐捷.电站锅炉安装及监督检验技术探讨[A].中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会.2020万知科学发展论坛论文集（智慧工程二）[C].中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会:中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会,2020:9.

[5]李斌,陈学进,王家庆.电站锅炉管道焊缝开裂原因分析[J].理化检验(物理分册),2019,55(01):52-55.