大型锅炉过热蒸汽减温器损坏
分析
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与改造
傅其东
（大唐桂冠合山发电有限公司 广西 合山 546501）
摘要：介绍了1004t/h锅炉过热蒸汽减温器损坏情况，分析了减温器喷管断裂及减温器筒体、管座产生裂纹原因，采取了临时处理措施，并对设备进行改造。
关健词：减温器；喷管断裂；裂纹；设备改造
1 概述
大唐桂冠合山发电有限公司#2炉型号为DG1004/18.5－Ⅱ，为亚临界、中间再热、单轴、叁缸、双排汽330MW凝汽式汽轮机配套的自然循环煤粉锅炉，锅炉为亚临界压力，一次中间再热的自然循环锅炉，单炉膛，燃烧器布置于炉膛四角，切圆燃烧，尾部双烟道结构，采用挡板调节再热汽温，固态排渣，全钢架悬吊结构，平衡通风，半露天岛式布置。2004年9月投产。
过热器系统设有三级喷水减温器，用来调节过热蒸汽温度，一级减温器（φ609.6×55，12Cr1MoVG）布置在低过出口集箱至大屏进口集箱的连接管上，二级减温器（φ426×50，12Cr1MoVG）布置在全大屏过热器出口集箱至屏式过热器进口集箱的连接管上，共两只，三级减温器（φ406.4×50，12Cr1MoVG）布置在屏式过热器出口集箱至高温过热器进口集箱的连接管上，共两只。
2 检验情况
2008年5月8日，我公司金属监督人员在#1炉停炉金属检验中，采用UT探伤方法对A侧过热蒸汽三级减温器联箱减温进水管座进行检查，发现管座有较强的缺陷反射信号，通过缺陷的分布形式及波形特征分析，认为：管座存在较大面积网状裂纹。
2008年5月10日，对该减温器减温进水管座进行割除检查,发现减温器喷管在根部处断裂，对减温进水管座、减温器筒体孔口进行PT检查,发现大量的网状裂纹（见图1、图2）. 因热疲劳而形成的内
表
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面大面积网状裂纹缺陷，虽然不会导致管道壁厚明显减少，但是大量网状裂纹的分割作用，破坏了金属基体的连续性，同时，由于高温介质沿裂纹侵入金属基体的腐蚀作用，造成材料韧性降低，脆性增加，容易造成突发性的管道爆破事故。
减温进水管座[图1] 减温器筒体孔口[图2]
3 减温器喷管断裂及进水管座、减温器筒体裂纹原因分析
3．1 喷管断裂原因
由于减温器结构设计不合理，喷嘴管段末端无固定装置，而且该减温器喷管在生产装配时用于喷管固定的圆弧板漏焊，使喷管受蒸汽冲刷引起的振动力无中间卸载地方，在减温水投、停过程中产生的正、反向震动力直接传递至喷管根部，使喷管在喷管底座与过渡管对接焊缝热影响区处产生疲劳断裂 (图3中箭头处)。
减温器结构图[图3]
3．2 进水管座、减温器筒体裂纹原因分析
喷水减温器的主要部件是装在减温器联箱内的水喷嘴、文丘里管和保护套管。锅炉给水由喷嘴上直径2～6 mm的小孔喷出并形成雾化，然后在文丘里管的喉部与高速蒸汽混合，水滴的雾化使过热蒸汽温度降低。在喷管断裂后，减温水无法形成雾化状态，使减温水直接喷射进水管座内壁、减温器筒体内壁上，使其产生巨大温差而形成热疲劳应力，在热疲劳应力的长期作用下，筒体内壁形成了网状裂纹。
4 临时处理
方案
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由于当时公司生产任务重，工期短，不具备对该减温器进行改造更换的条件，经研究决定，2008年5月下旬，我公司对该减温器进水管座、减温器筒体孔口进行焊接修复处理，同时对断裂的喷管进行更换，焊接修复方案如下：
4.1对减温器进水管座、减温器筒体孔口的裂纹进行打磨清除，经探伤后确保无裂纹.对挖除裂纹造成凹坑处,经打磨成V 型坡口用氩弧焊修复.
4.2焊接方案
4.2.1坡口采用U形型式，加工后PT检查确保坡口无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等，坡口表面及附近10-15mm范围内的油、漆、垢、锈等应清理干净，直至发出金属光泽；对接单面焊的局部错口值不应超过壁厚的10%，且不应超过1mm。
4.2.2采用氩弧焊打底，电弧焊盖面；氩弧焊焊丝采用TIG-R31，Φ2.5mm，电焊条采用R317，Φ3.2mm、Φ4.0mm；焊条R317经350℃×1.5h烘干，并放入100—150℃的保温筒内随用随取.
4.2.3定位焊三点，定位焊缝厚约3-4mm,长约15-25mm；点固时电流不能太小，起头处要有足够的温度，防止粘合复盖，收弧时弧坑要填满。
4.2.4预热：焊前采用电加热方式进行加热，预热宽度为管子壁厚的3倍，整圈温度加热至200-250（以主管为准）；升温、降温速度，一般可按250×（25／壁厚）℃/h计算，且不大于300℃／h。
4.2.5焊接工艺
4.2.5.1焊接参数：打底层（Ws）：焊接电流I=110—120A，焊接电压U=10-15V，焊接速度约50-80 mm/min；填充、盖面层（Ds）：焊接电流I=110—150A，焊接电压U=17-25V，焊接速度约50-70 mm/ min。
4.2.5.2氩弧焊打底层厚度不小于3mm，其他焊道单层厚度不大于焊条直径加1mm，单道宽度不大于所用焊条直径的5倍。
4.2.5.3采用多层多道焊，运条时要注意坡口边缘熔化良好，防止边缘产生夹渣等缺陷；多层接头应错开，层与层间、道与道间接头错开5-10mm，收弧时要填满弧坑。
4.2.5.4施焊过程中，层间温度不低于预热温度下限200℃，且不高于400℃。焊缝应一气完成，不得随意中断焊接，若被迫中断时，应采取防止裂纹 产生的措施（如后热、缓冷、保温等）。再焊时，应仔细检查并确认无裂纹后，方可按照工艺要求继续施焊
4.2.6焊后热处理：最高恒温温度720-750℃,升温、降温速度，按250×（25／壁厚）℃/h计算，且不大于300℃／h.，保温宽度每侧不小于管子壁厚的5倍.
5改造方案
该类型减温器的喷管采用悬臂梁式结构，结构不合理，为彻底消除设备缺陷，2008年8月对过热蒸汽减温器进行改造，改造后的减温器结构见图4。改造后设备特点如下：
改造后减温器结构图[图4]
5.1增加喷管另一端的固定点，喷管贯穿减温器筒体，减少喷管在运行中的振动，避免喷管断裂。
5.2简化喷管的结构，其制造、装配工艺相比原结构简便。
6 结束语
改造后的减温器经过一年多的运行，经多次金属监督检验，未发现有异常情况，本次改造取得了良好的效果。
参考文献：
1、何德芳等编 失效分析与故障预防 冶金工业出版社；
2、郭延秋等编 金属与焊接分册 中国电力出版社
3、潘效军等编 锅炉改造技术 中国电力出版社
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