600MW亚临界机组屏式再热器失效原因分析 - 图文

600MW亚临界机组屏式再热器失效原因分析

罗小刚 杜中平 杨森

大唐韩城第二发电有限责任公司

摘要：介绍了某电厂600MW锅炉在运行45859h后，屏式再热管发生漏泄。对漏泄管进行了取样分析及对未漏泄部位进行取样鉴定其材质状况，经综合分析判断屏式再热器管长期超温，材质老化，最终漏泄，屏式再热器下弯头处12Cr1MoVG管子均有老化，存在隐患，并提出了防治建议。 关键词：屏式再热器 珠光体球化 氧化皮 长期超温

1 前言

二号锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造，型号为HG-2045/17.4－PM6，锅炉露天布置，属亚临界、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、控制循环汽包炉。2011年8月30日，二号锅炉炉管泄漏报警，紧急停炉检修，发现其屏式再热器由A向B数第26屏由外向内数第4根管子泄漏，泄漏位置为管子迎烟侧弯头处，同时吹漏周围3根管子。检查发现，二号炉屏式再热器管自下弯头向上区域外表面存在明显结焦现象，尤其是外第4、第5圈材质为12Cr1MoVG的管子，迎烟侧区域外壁结焦较为严重。截至2011年9月2日停炉，二号炉累计运行时间45859小时，启停合计30次。为确定漏泄原因及材质状况，对后屏再热器进行了取样分析。

2 设备概述

2.1 屏式再热器基本情况

屏式再热器位于炉膛上部折焰角旁的烟道口处，布置位置如图1所示。

屏式再热器共有44屏，每屏18根（圈），管子规格Φ70×4mm。其中外三圈管材质为

SA-213TP304H，外第4圈向内的15圈管材质均为12Cr1MoVG。设计压力为4.6MPa，12Cr1MoVG管子蒸汽温度设计最高约521℃，管子外壁温度约563℃。

2.2 取样情况

本次共取九根管样，包括换下的泄漏管、吹损管及其附近对比试验管。所取管样均为材质12Cr1MoVG的Φ70×4mm管子。

本次所取弯管六根，分别取自A向B数第17、26、27、38屏，包括五根前弯管、一根后弯管（注：迎汽侧弯管为前弯，其后斜管弯管为后弯）。所取直管三根，分别取自第26屏、第27屏前后弯管以上直管段。本次所取管样包含了泄漏管及附近不同管屏，同一管屏中的不同管子（第4、5根），同一管子的不同部位（前弯、后弯）不同区域（直管、 弯管）。因此具有一定的代表性。取样位置 及编号见表1。图2为所取泄漏管形貌。

表1 取样管位置及编号

自编号 1# 2# 3# 弯管 4# 5# 6# 7# 8# 9# 直管 A27-4（吹损管） A27-4（后弯） A38-4 A26-4弯上两米 A27-4（后弯上两米） A27-5（弯上直段） 由A向B数第27屏，外向内第4根 由A向B数第27屏，外向内第4根后弯管 由A向B数第38屏，外向内第4根 A向B数第26屏，外向内第4根直管 由A向B数第27屏，外向内第4根后弯直管 由A向B数第27屏，外向内第5根直管 取样编号 A17-4 A26-4（泄漏弯） A26-5（吹损管） 取样位置 由A向B数第17屏，外向内第4根 由A向B数第26屏，外向内第4根 由A向B数第26屏，外向内第5根

图2 屏式再热器泄漏管

3 试验分析

3.1 宏观状态分析

从宏观上看，所取二号炉屏再管样迎烟侧外表面存在较厚的氧化腐蚀结垢，外层较疏松呈土黄色，内层较坚实呈黑褐色。除泄漏管外，所取样管未见明显变形及胀粗现象。 总体而言，不同管屏弯管外表面状况差别不大，均呈现弯管及向上区域迎烟侧外表面结垢现象；

同一管屏的不同管子略有差异，第4圈管比第5圈管氧化结焦区域更多更明显； 同一管子的不同部位存在差异，前弯管比后弯管结焦区域更明显；

同一管子自弯管三至四米以上的直管段相比弯管区域外壁结焦状况明显好转。

3.2 常温拉伸试验

针对本次所取屏式再热器第A17-4（1#）、A26-4（7#）、A26-5（3#）、A27-4（8#）、A27-5（9）、A38-4（6#）管的直管段，根据来样情况，分别在迎烟侧、背烟侧区域，各取一至两根纵向原厚度条状试样，进行常温拉伸试验。

试验结果见表2。可以看出：

1) A17-4（1#）、A26-5（3#）管迎烟侧向火面抗拉强度Rm低于标准下限，背火面抗

拉强度Rm接近标准下限。 2) A27-5（9）、A38-4（6#）管抗拉强度Rm接近于标准下限。 3) 同一根管样迎烟侧向火面强度水平低于背火面。

4) 相比而言，弯管以上独立取样直管段（7#、8#、9#试样）强度水平高于弯管附近

管段。

表2 常温拉伸试验结果

抗拉强度Rm (MPa) 465 470 485 480 430 480 485 480 485 480 490 495 520 510 495 485 480 490 480 475 480 475 470～640 屈服强度(MPa) Rp0.2 / 305 320 295 / / / / / 310 / / 360 345 / / / / / / / / ≥255 Rel 310 / / / 315 345 325 325 325 / 340 350 / / 370 350 350 360 360 350 350 355 延伸率A(%) 30.5 29.5 26.0 26.0 31.0 23.5 26.5 28.5 27.5 33.0 28.0 29.5 31.0 28.0 29.0 26.0 26.5 29.5 30.5 28.0 29.5 29.5 ≥21 试样编号 取样位置 迎烟侧向火面-1 1#（A17-4） 背火面-1 背火面-2 迎烟侧向火面 3#（A26-5） 背火面 迎烟侧向火面-1 迎烟侧向火面-2 6#（A38-4） 背火面-1 背火面-2 迎烟侧向火面-1 7#（A26-4） 迎烟侧向火面-2 背火面-1 背火面-2 迎烟侧向火面-1 迎烟侧向火面-2 8#（A27-4） 背火面-1 背火面-2 迎烟侧向火面-1 9#（A27-5） 背火面-1 背火面-2 GB 5310-2008标准 (12Cr1MoVG) 迎烟侧向火面-2 迎烟侧向火面-2

3.3 高温拉伸试验

根据来样情况，针对本次所取屏式再热器第A17-4（1#）、A26-4（7#）、A26-5（3#）、A27-4（8#）、A27-5（9）、A38-4（6#）管的直管段，分别在迎烟侧、背烟侧区域，各取一至两根纵向原厚度条状试样，进行高温拉伸试验。试验温度选取510℃，与屏式再热器管工质温度相近。试验结果见表3。可以看出：

1) 本次所取六根管样510℃试验温度下，向火面、背火面的高温屈服强度指标满足

GB 5310-2008标准要求。 2) 相比而言，同一根管样迎烟侧向火面强度均低于背火面。

3) 弯管以上独立取样管段（7#、8#、9#试样），强度水平高于弯管附近管段。 4) 对比《火力发电厂金属材料手册》所列12Cr1MoVG钢（热处理状态： 980～1020℃

正火、720～760℃回火），510℃高温拉伸性能统计值，本次所取管样高温抗拉强度Rm、高温屈服强度Rp0.2均偏低。其中高温抗拉强度最大降幅达25%（A17-4、A26-5管样），高温屈服强度最大降幅达20%（A17-4、A26-5、A38-4管样）。

表3 510℃高温拉伸试验结果

试样编号 取样位置 迎烟侧向火面-1 1#（A17-4） 迎烟侧向火面-2 背火面-1 背火面-2 3#（A26-5） 迎烟侧向火面 背火面 迎烟侧向火面-1 6#（A38-4） 迎烟侧向火面-2 背火面-1 背火面-2 迎烟侧向火面-1 迎烟侧向火面-2 7#（A26-4） 背火面-1 背火面-2 迎烟侧向火面-1 8#（A27-4） 背火面-1 背火面-2 迎烟侧向火面-1 迎烟侧向火面-2 9#（A27-5） 背火面-1 背火面-2 GB 5310-2008标准(12Cr1MoVG) 参考《火力发电厂金属材料手册》 （510℃高温拉伸统计平均值） 375 385 / 404 255 260 ≥199 272 26.5 25.5 / / 400 395 355 375 285 290 255 245 25.5 24.5 24.0 24.0 迎烟侧向火面-2 抗拉强度Rm(MPa) 300 305 310 310 300 370 310 335 360 330 355 330 360 360 375 380 屈服强度Rp0.2 (MPa) 220 225 225 235 220 300 215 240 265 240 250 260 270 270 260 270 延伸率A(%) 25.0 24.0 25.0 25.0 22.0 24.0 24.0 25.5 24.0 24.5 24.0 27.0 24.5 28.5 23.5 25.5