某电厂长伸缩式吹灰器外枪管焊缝开裂案例分析.pdf

Jul.20232023年0 7 月MANUFACTURINGBOILERNo.4第4期造锅制炉某电厂长伸缩式吹灰器外枪管焊缝开裂案例分析杨佩锋，王辉坤2（1.哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨1 5 0 0 46；2.甘肃电投常乐发电有限责任公司，甘肃酒泉7 35 0 0 0）摘要：吹灰器是电厂锅炉的重要配套设备，其运行的可靠性直接影响到锅炉的安全稳定运行。通过对T91材质吹灰枪管焊缝开裂案例的论述、分析，引起电厂对吹灰枪管质量控制的重视，也为其提供一些建议。关键词：枪管；焊缝开裂；原因分析；防范措施中图分类号：TM621文献标识码：B文章编号：CN23-1249(2023)04-0054-03Case and Analysis of that Lance tube welding crack of longretractable soot blower in a power plantYANG Peifeng,WANG Huikun(1.Harbin Boiler Company Limited,Harbin 150046,China;2.Gansu Power Investment ChanglePower Generation Company Limited,Jiuquan 735000,China)Abstract:The soot blower is an important supporting equipment for the boiler of the power plant.Thereliability of its operation directly affect that the safe and stable operation of the boiler.By discussingand analyzing the case of T91-made lance tube welding crack of soot blower can causes the attentionof power plants to the quality control of lance tube of soot blower and provides some suggestions forpower plants.Key words:lance tube;welding crack;cause analysis;preventive measures0引言锅炉受热面积灰、结渣，会影响受热面的正常换热，给锅炉的安全稳定运行带来一定隐患。吹灰器能够有效清除锅炉受热面表面的积灰、结渣，近年来已成为锅炉的重要配套设备。随着锅炉参数的不断提高，对其配套吹灰器的要求也越来越高，以百万超超临界机组锅炉为例，其配套的吹灰器无论是外形尺寸，还是吹灰枪管的材质、壁厚都不是小机组锅炉吹灰器可以相比的。吹灰器运行的可靠性，将直接影响到锅炉的安全稳定运行。但电站行业标准中涉及吹灰器设备质量控制的极少，现行标准JB/85011 9 9 6锅炉吹灰器和测温探针已有2 0 多年未更新，根本无法满足对吹灰器质量的把控要求。本文通过对某电厂T91材质吹灰枪管焊缝开裂的案例进行分析，引起电厂对吹灰枪管质量控制的重视，也为其提供一些建议。1设备概况国内某电厂新建两台1 0 0 0 MW等级超超临界机组，其中锅炉采用I型布置、单炉膛、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，带循环泵启动系统、一次中间再热，反向双切圆燃烧方式。每台炉设计66台长伸缩式吹灰器，长伸缩式吹灰器长20053mm，因布置位置不同，长伸缩式吹灰器的外枪管共设计有3种材质，内枪管设计为统一材质，详见表1。收稿日期：2 0 2 3-0 1-1 1作者简介：杨佩锋（1 9 8 9），男，毕业于南京工业大学热能与动力工程专业，从事电站锅炉技术服务工作。杨佩锋，等：某电厂长伸缩式吹灰管焊缝开裂案例分析第4期55表1长伸缩式吹灰器枪管设计材质、规格序号吹灰器编号外枪管材质外枪管规格内枪管材质内枪管规格L1-L12L=18850;14016、L=18671;1T91OCr18Ni9R1-R12140 10,140 670 2.7L13-L17L=18850;14016、L=18671;26330OCr18Ni9R13-R17140 10,140 6702.7L18-L33L=18850;14016L=18671;315CrMoOCr18Ni9R18-R3314010.1406$70 2.72枪管焊缝开裂过程2021年7 月，2#炉长伸缩式吹灰器（编号：R10、R 1 1)外枪管发生泄漏，如图1。为保证机组的安全稳定运行，电厂对泄漏位置进行打磨补焊处理，打磨过程中发现泄漏位置是厂家拼接焊缝。电厂对枪管焊缝硬度进行检测，测得泄漏的焊缝硬度都超过30 0 HB。电厂将R11吹灰器外枪管进行了补焊处理，将R10吹灰器外枪管打磨后未进行补焊，送往专业检测机构做失效分析。2021年8 月，电厂对2#炉的2 4台长伸缩式吹灰器（编号：R1-R12、L 1-L 1 2）外枪管焊缝硬度进行了复检，复检结果详见表2。图1吹灰器外枪管裂纹表22#炉T91材质吹灰枪管焊缝硬度值序号吹灰器焊缝编号硬度HBW序号吹灰器焊缝编号硬度HBW1RIA/R1B294/19713LIA/LIB277/2362R2A/R2B254/21814L2A/L2B280/2573R3A/R3B300/19715L3A/L3B244/1854R4A/R4B256/23516L4A/L4B363/2255R5A/R5B279/24117L5A/L6B344/2466R6A/R6B289/23018L6A/L6B382/2037R7A/R7B334/27119L7A/L7B285/2258R8A/R8B313/20920L8A/L8B239/3279R9A/R9B364/24121L9A/L9B296/23510R10A/R10B379/19122L10A/L10B296/23511R11A/R11B348/24223L11A/L11B211/23912R12A/R12B316/21924L12A/L12B322/351注：焊缝A处管子规格为14016+14010，焊缝B处管子规格为14010+1406。图2吹灰器外枪管裂纹2022年9、1 0 月，2#炉长伸缩式吹灰器（编号：R12、L 0 4、L 0 5、L 0 6)枪管厂内拼接焊缝位置相继出现裂纹，发生泄漏，如图2。为保证机组的安全稳定运行，电厂对泄漏位置进行了打磨补焊处理3原因分析1)某专业机构对R10枪管焊缝分析后认为：枪管焊缝及热影响区的硬度不合格，焊缝硬度过高导致该区域在吹灰器运行过程中萌生裂纹并扩展最终发生泄漏2)DL/T869-2021标准中，规定T91材质管子的焊缝硬度上限是30 0。通过表2 中的硬度值可以发现，该批T91材质外枪管的焊缝硬度普遍偏高，几条开裂焊缝的硬度都高于标准值。经与吹灰器厂家核实，该批T91材质枪管在厂内生产时，未严格按照相关要求进行焊后热处理（厂家上接第48 页门造炉锅56总第30 0 期制虽答复做了热处理，但无法提供热处理记录和曲线），也未进行硬度检测。3）电厂对R12、L 0 4、L 0 5、L 0 6 吹灰器枪管开裂焊缝进行处理时，通过超声波检测发现焊缝根部的裂纹长度要长于焊缝表面的裂纹长度，说明裂纹是从焊缝根部向外开裂，且部分焊缝根部存在错口现象。4）目前电力行业标准均未对吹灰器的检测做出详细的要求，吹灰器安装前，电厂未对T91材质的吹灰枪管进行复检，未能及时发现隐藏缺陷并将其消除，导致后期机组运行时枪管焊缝发生泄漏。综上分析，几根T91材质枪管焊缝泄漏的原因是焊缝焊后热处理不合格，导致硬度高于标准值，吹灰器运行过程中焊缝处萌生裂纹并扩展最终发生泄漏4防范措施1)加强对吹灰枪管的焊接质量控制1)，尤其响的管板内部应力分布情况。工作工况下管板承受高温作用，其热应力为二次应力，因此对管板应力计算结果进行线性化处理，并依据ASME标准PO1P03PO42POS体-PO6管板P07图7管板应力线性化路径分布表5固定管板一次加二次应力计算结果评定表计算值(PL+P+Q)应力限值路径评定结果(MPa)(MPa)4PO152.43Sm=85.2合格P0247.23Sm=85.2合格P0350.23Sm=85.2合格P0480.23Sm=85.2合格PO572.73Sm=85.2合格P0640.03Sm=85.2合格mP0734.93Sm=85.2合格m是T91材质的枪管，应参照锅炉受压元件质量控制标准，编制合格的焊接热处理工艺，严格按照工艺方案执行，避免出现质量缺陷。2）吹灰器安装之前，电厂要对吹灰枪管进行复检，发现问题后，及时制定处理措施，避免将不合格的吹灰枪管投人生产运行。3)建议在相关电力行业标准中尽快完善对吹灰器的质量控制要求。5结束语吹灰器能否正常投运直接影响着锅炉的安全稳定运行。希望本文的案例分析能够引起吹灰器厂家和电厂对吹灰枪管质量控制的重视，也为电厂控制吹灰枪管的质量提供一些建议和帮助。参考文献1孙涛，冯砚厅，柯浩，等.电站锅炉吹灰器枪管断裂原因分析J.热加工工艺，2 0 1 2,41（1 7）：2 0 6-2 0 7.第VI卷第2 部分5 ，对其一次加二次应力进行校核，以评定固定管板结构设计的安全性。应力线性化路径分布情况如图7 所示，管板的一次加二次应力评定结果详见表5。可知管板的一次加二次应力评定结果合格，管板结构在高温条件下运行，其热应力处于安全范围之内。6.2总结本文提供了一种对高温管板热应力进行计算校核的求解思路，给出了利用二维轴对称模型对固定管板进行热一固耦合分析的计算方法，为后续高温固定管板式换热设备结构设计与强度校核提供了参考。参考文献1GB/T151-2014,2014,热交换器S.2黄克智，薛明德，李世玉，等.关于管壳式换热器管板设计规定的分析J.化工与通用机械，1 9 7 9，(12):19 33.3黄克智，薛明德，李世玉.固定式换热器管板应力的一种建议计算方法J.机械工程学报，1 9 8 0，1 6(02):1-23.42021 ASME Boiler&Pressure Vessel Code I Part D,2021S.52021 ASME Boiler&Pressure Vessel Code VII Divi-sion 2,2021S.