超临界锅炉水冷壁管角焊缝裂纹处理及预防措施

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1、2016年6月Jun．2016第44卷第3期(总第244期)Vo1．44No．3(Ser．No．244)超临界锅炉水冷壁管角焊缝裂纹处理及预防措施TreatmentandPreventiveMeasuresforSupercriticalBoilerWaterWallPinWeldCrack宋效琦，崔伦(1．吉林电力股份有限公司白城发电公司，吉林白城137000；2．国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春130021)摘要：针对超临界锅炉由于热膨胀受阻，导致与上集箱相连的水冷壁管座角焊缝拉裂的问

2、题，采用应力释放技术改善水冷壁管热膨胀受阻情况，并在释放应力的切割部位采用塑膜防漏密封技术密封。通过采取上述措施，机组启动运行状况良好，未再发生水冷壁集箱管座角焊缝泄漏情况。关键词：超临界锅炉；水冷壁}角焊缝；裂纹；应力释放；塑膜防漏密封中图分类号：TK223．31文献标志码：B文章编号：1009—5306(2016)03—0042—03火电厂锅炉在运行期问存在较大的热应力作焊条型号为TIG—R3o，锅炉于2010年投产运行。用，引起金属部件的热膨胀现象，一旦发生热膨胀受2015年4月，在锅炉检修进

3、行无损检测时，发现与阻，金属部件就会产生破坏性裂纹，导致停炉停机等上联箱相连的多达上百根水冷壁管的角焊缝外表面事故，严重影响电厂的安全运行。锅炉水冷壁上联箱都出现了裂纹，裂纹方向大致呈环形分布，裂纹宏观下面连接的水冷壁管，一般有1m长的自由段，其形貌见图1。外表面部位产生的环形微裂纹逐渐由下面的水冷壁管被鳍片连接成一个整体。与上联箱外向内扩展，个别的裂纹已裂透导致漏泄。检查水冷相连的水冷壁管，运行中受到复杂的应力作用，锅炉壁管，内、外壁光滑，无氧化皮存在，管径无胀粗启停、运行过程中，水冷壁管膨胀变形

4、受阻时就会发现象。生应力拉裂。水冷壁管经常发生应力拉裂的部位是自由段水冷壁管上部的角焊缝，或者是自由段水冷壁管下部的鳍片。吉林省火力发电厂的超临界锅炉，已发生多起水冷壁上联箱人口管座焊缝拉裂、鳍片拉裂母材等严重事故。1设备状况及裂纹产生部位图1水冷壁管座角焊缝裂纹宏观形貌某厂超临界锅炉，型号为HG2070／566一HM9，锅炉最大连续蒸发量2070t／h，过热器蒸汽出口温度为571C，过热器出口工作压力为25．4MPa，炉2水冷壁角焊缝裂纹原因分析膛断面尺寸为23567mm×17012mm，标高50

5、554mm以下采用螺旋水冷壁、上部为垂直膜式水冷壁。对水冷壁管进行金相分析，水冷壁管的金相组水冷壁上联箱规格~273trimx65ram，材质SA一织为铁素体+珠光体，球化级别2级，无过热现象335P12，上部膜式水冷壁管规格~31．8mm×6．2(见图2)。1Tim，材质15CrMoG，水冷壁工作压力27．62MPa，对水冷壁联箱、水冷壁管及焊缝进行金属元素水冷壁管与上联箱相连形成环形角焊缝，焊接使用分析，分析结果均在合格范围内(见表1)，排除水冷收稿日期：2016-02—04作者简介：宋效琦(1

6、972)，男，助理工程师，从事火力发电机组金属检测工作。·42·2016年6月Jun．2016第44卷第3期(总第244期)Vo1．44No．3(Ser．No．244)果比较好的措施是：割开一定长度的水冷壁鳍片，使水冷壁管的自由段变长，从而改善水冷壁管热膨胀受阻情况，将极大地降低水冷壁管再次产生裂纹的可能性。本次水冷壁角焊缝裂纹的具体处理方法为：对水冷壁上联箱六个角边排及水冷壁左侧上联箱、右侧上联箱、炉前联箱中间弯管部位，从顶棚管向下的鳍片开止裂缝，单条止裂缝长度400mm，在每条止裂缝终端钻直径8

7、～10mm的止裂孔。炉前水冷壁图2金相组织图像上联箱中间鳍片切割止裂缝，要求隔一排切割一排，壁管及联箱存在材质不良及错用焊条的因素。切割时注意不要破坏梳形卡子。在水冷壁上联箱内为了保证锅炉的严密性，在顶棚管以上一段距侧炉顶棚管，沿顶棚管轴向鳍片切割止裂缝，左右侧离的水冷壁设计有密封鳍片，密封鳍片与联箱连接总长度34．2m，在两侧止裂缝终端钻直径8～1O管座距离较短，应力很容易集中在连接管座根部，且mm的止裂孔；炉前水冷壁上联箱顶棚管处鳍片切联箱布置位置过低，限制了联箱与水冷壁管屏之间割止裂缝10m，

8、在每条止裂缝终端钻直径8～10的膨胀位移。在锅炉多次启停后，由于联箱与水冷壁mm止裂孔；在切割止裂缝单侧搭接焊接挡板，中间管屏间连接管座长度不够，柔性较差，吸收不了热态形成搭接结构，以防止以后有可能产生的烟气对密和冷态下形成的膨胀差，会增大接管座角部焊缝处封保温材料的直接冲刷。水冷壁应力释放后对切割的应力。如果这一应力和炉墙与联箱膨胀差所产生部位进行100％渗透检测，确认切割时未伤及母材，的应力方向一致，则二者叠加，最终造成拉裂。再进行下一步的密封工作。水冷壁上联箱与