高压蒸发器受热面管产生裂纹的原因分析与处理.pdf

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1、高压蒸发器受热面管产生裂纹的原因分析与处理深圳钰湖电力有限公司(广东5181t1)黄强I摘要】介绍了某厂9E燃气轮机联合循环机组中的余热锅炉，在运行约12年后多次发生高压蒸发器受热面管裂纹、泄漏情况，经分析产生裂纹的主要原因是弯管老化，力学性能下降，且在机组起停机、燃气轮机清吹过程中每排靠炉墙第1根弯管所受热应力最大，最容易在薄弱的部位产生拉开撕裂，并提出处理措施。雹力趣席瞅税GMlGM{}1￡lectl．1cPowetl上依次加热各受热面模块，最后从锅炉顶主烟囱排出。两套机组分别于2004年5月和7月投入商业运行，机组运行12年后，多次在停机检查中发现高压蒸发器进出口联箱受

2、热面管座有裂纹。本文从高压蒸发器联箱膨胀和金属材料的金相组织变化两方面分析产生裂纹的原因，并提出相应的处理措施。【关键词l燃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措施j二、高压蒸发器受热面管产生裂纹一、刖舌某电厂建有两套9E燃气轮机联合循环机组，其余热锅炉由杭州锅炉厂生产，为Q1153／526—174(33．9)一5．8(0．62)／500(254．8)型，无补燃、双压、立式、强制循环余热锅炉。余热锅炉采用模块化设计，燃气轮机排出的烟气通过水平烟道进入锅炉本体，由下至1．高压蒸发器该余热锅炉本体受热面由下至上分别布置高压过热器、高压蒸发器(1)、高压蒸发

3、器(2)、高压省煤器(1)／低压过热器、高压省煤器(2)、低压蒸发器、高压省煤器(3)／低压省煤器、除氧蒸发器及凝结水加热器等9组受热面(见图1)。其中高压蒸发器(1)、高压蒸发器(2)布置在第2、第3层，高压蒸发图1余热锅炉本体受热面布置出口联箱(上联前)进口联箱(下联前)出口联箱(上联前)进13联箱(下联前)GM遇用朝蔚2017年第9期www．etyjx．corn器(1)、高压蒸发器(2)横向排数均为60排，纵向排数均为12排，错列布置，受热面均为D38mm×3．5mm的螺旋鳍片管，管材为209。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

4、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，停机检查发现l号余热锅炉高压蒸发器(1)段下联箱汽轮机侧第2排靠炉墙第1根联箱管座裂纹，机组运行约41780h，裂纹位置为非焊缝处。2)2015年10B，停机检查发现2号余热锅炉高压蒸发器(2)段上联箱汽轮机侧第1排靠炉墙第1根联箱管座裂纹，机组运行约40860h，裂纹位置为非焊缝处。3)2015年12B，停机检查发现2号余热锅炉高压蒸发器(1)段下联箱主变压器侧第1排靠炉墙第1根联箱管座裂

5、纹，机组运行约41010h，裂纹位置为非焊缝处。4)2016年1月，停机检查发现1号余热锅炉高压蒸发器(1)段下联箱主变压器侧第1排靠炉墙第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2高压蒸发器受热面管排数通用胡奠www．et)jx．c01112017年第9期裂纹位置见图3)。圈图3高压蒸发器联箱管座裂纹位置3．对联箱管座裂纹的检查分析对管座裂纹周边宏观检查，管座的内外表面未有明显腐蚀现象，且裂纹清晰分明。对高压蒸发器联箱发生裂纹的管座两台炉各选取1根进行理化性

6、能检验。经金相组织检验，管座金相组织为铁素体+珠光体，参照DL／T674—1999((火电厂用20号钢珠光体球化评级标准》管座珠光体球化为3级。管座金相组织照片如图4所示，管座未球化的金相参考照片如图5所示(放大倍数均为500倍)。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，并逐渐向晶界扩散，但珠光体形态尚明显。珠光体球化是在温度较高时，原子旃规～用删通助力舨雹议M州G伽活动力增强，扩散速度增加，片状渗碳体便逐渐转变为球状，再积聚成大球团，从而使材料的屈服强度、抗拉强度、冲击韧度、蠕变极限和持久极限下

7、降。此管座已运行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。对有裂纹的管座金属试样在常温下进行拉伸试验，试验结果两根管座伸长率分别为16％、19．5％，伸长率不符合GB5310—2008《高压锅炉用无缝钢管》对209的技术要求(209的标准为伸长率≥24％)。进一步验证了管座金属珠光体发生球化对其拉伸性能的影响。通过金相分析可判断该裂纹为拉裂裂纹。三、高压蒸发器联箱管座产生裂纹的原因分析1．燃气轮机起动时清吹过程分析在机组热态起动时，燃气轮机起动电动机先起动，燃气轮机逐渐进入高速盘