（广东红海湾发电有限公司 广东汕尾 516623）
摘要：本文通过介绍某电厂600MW等级超（超）临界屏式过热器同时出现两个爆口，对爆口进行失效分析，提出了改进措施，完善“四管”防磨防爆方面检查和处理方案，有效防止类似事件的再次发生，提高机组的安全可靠性。
关键词：超（超）临界锅炉；爆管；失效分析；改进
近年来火电机组高温高压锅炉频繁发生失效现象，造成高温高压蒸汽泄漏，存在较大的安全风险，降低设备安全可靠性。某电厂600MW等级超（超）临界屏式过热器出现两个爆口，影响安全生产。针对屏过受热面失效问题开展了分析研究，特别是出现“一管两爆”，并提出了改进措施，完善“四管”防磨防爆方面检查和处理。
锅炉“四管”是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器，锅炉四管涵盖了锅炉的全部受热面。
1.简介
某电厂600MW等级超临界机组，锅炉型号为DG1900/25.4-II2。1号机组累计运行14108小时，屏式过热器管出现泄漏。屏式过热器布置在炉膛正上方，从炉膛的左右两侧通过屏过进口混合集箱向15屏分配集箱输送介质，每屏分两路进出，进口额定温度437℃，压力25.9MPa，出口额定温度为518℃，压力25.8MPa。
经检查，屏式过热器第8屏前屏外往内数第6根管（简称A8-6，下同）的出口段距离顶棚约1米处有一爆口。在检查屏过出口段时，发现出口段在靠近联箱100mm处T91同时泄漏，如图1。
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图1屏式过热器结构及爆口位置图
2.失效情况检查
2.1爆口位置及形貌
爆口1位置在屏过第8屏前屏外往内数第6根管（A8-6）的出口段距离顶棚约1米（如图1）。材质：SA213-TP347H；规格：φ45×10.8。炉膛内爆口（爆口1）：呈纵向裂开，爆口180×100mm，内外壁周围的氧化皮不明显（如图2），最薄处5.2mm。爆口前面的进口段管子外径为50.8mm，出口段管子外径为45.2mm。经光谱仪检测，TP347H和T91材质与设计相符，未用错材料。
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图2爆口1形貌
大罩内爆口（爆口2），屏过A8-6管与出口分配集箱相连的管座距离联箱100mm（如图1）。爆口材质：SA213-T91；规格：φ45×10.8。爆口呈纵向裂开，长34×8mm，内外壁氧化皮呈纵向开裂（如图3、图4）。
2.2.联箱及管内异物检查情况
对爆口所在的屏过进口分配集箱进行内窥镜检查，发现集箱内有异物（如图5）。异物尺寸：周长106，直径34，材质为：P12，与上游的低温过热器出口集箱相同，推断为低温过热器出口集箱管口加工时残留的铁屑。
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图3 爆口2宏观形貌
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图4 爆口2内壁氧化皮
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图5A8集箱内异物图
2.3.胀粗、硬度、氧化皮及断面检查
对爆口及前后管道进行检测（详见图6），检查不锈钢超温情况，管子壁厚变薄、管子胀粗明显；检查T91管超温情况，管子颜色变黑、氧化皮变厚甚至龟裂，硬度下降等。
对爆口1管口及附近检查，在爆口区域胀粗明显，硬度变化不明显，内壁氧化皮不明显，外部氧化皮明显（详见表一）
对爆口2管口及附近管检查，整段胀粗不明显，硬度明显降低，内外壁氧化皮明显（详见表二）
3.原因分析
爆口1特征，从爆口形貌观察，有短期超温的典型特征：管壁厚度减薄很多，爆口附近管子胀粗较大，破口呈很大的喇叭型，外壁氧化不突出，无平行于破口的纵向裂纹。爆口处管段壁厚不均，是管子过热超温发生蠕胀的结果。
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图6A8-6位置点示意图
表一：TP347H管胀粗、硬度、氧化皮及断面检查表
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表二：T91管胀粗、硬度、氧化皮及断面检查表
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爆口2特征，从爆口形貌观察，有长期过热的典型特征：爆口较小，呈鼓包状，外表面有较厚的氧化皮，内外壁形成许多纵向裂纹，破口不明显张开。
A8屏过分配进口集箱内异物的原因及影响。从A8屏过分配进口集箱内取出的环状铁屑分析，可以判断是从低过进口集箱管孔加工时遗留物。经过若干时间蒸汽冲刷后进入A8屏过分配集箱。屏过受热面局部堵塞，蒸汽流量不足，管道冷却不良，温度升高，造成管道局部超温过热，管子强度不断下降，最后在蒸汽内压下开裂爆管。
综上所述，A8-6“一管两爆”首先是炉内TP347H先爆漏，引发T91泄漏，原因及过程如下：
异物进入A8屏过进口分配集箱内，堵塞屏过进口管管孔，管内蒸汽流量减少，首先在对应管A8-6的出口T91管段长期超温（超过T91的极限使用温度620℃，低于TP347H的极限使用温度650℃），T91段力学性能下降。
由于A8-6管孔进口处异物为未稳态，呈随机状态；当异物堵塞在某一位置时，A8-6蒸汽流量大大减少，导致炉内TP347H超温，在炉内出口管段温度最高处首先爆漏。TP347H爆漏处，蒸汽压力急剧下降；同时出口段蒸汽压力变化迅速，管内压力发生剧烈波动，再加上T91管因长期过热造成机械性能下降，在A8－6管座入口距离100处（倒流后变为蒸汽出口）开裂。
4.预防措施
更换屏过前屏A8-6管出口段；更换屏过前屏A8-6管与屏过出口分配集箱相连的管座。
在投产初期加强屏过进口集箱、弯头等异物检查，在制造前期阶段进行出厂验收，安装前进行内窥镜检查，做好多重交叉检查。
对两侧进汽，异物都往中间屏屏过堆积。中间屏过进口集箱的检查手孔改在下部，异物就容易在手孔处堆积，减少四管泄漏。
在四管检查时应在重点区域（如顶棚下1米和弯头上方0.5米左右）测量管子的胀粗。屏过超温，并非整屏管子过热，应找到超温点或高风险点检查。一般地，屏过受热面管最危险区域在顶棚下1至2米处以及底部弯头出口段，应重点检查。出现屏过超温，汽温超过了其允许温度，其出口的同一管系的T91管，也应进行相应的检查。
做好超温记录分析，发现异常，及时做好检查处理措施。做好现场的检查分析，检查不锈钢超温情况，测量管子壁厚、胀粗是检查过热的直观有效手段；检查检查T91管超温情况，观察管子颜色、氧化皮，测量硬度、胀粗是检查过热的直观有效手段。
5.结论
近年来我国锅炉设备事故造成的非计划停运次数占机组全部非计划停运次数的48.9%，而其中由于锅炉四管泄漏事故造成的非计划停运又占锅炉总的非停事故次数的60.5%。四管泄漏事故多，不仅对机组的稳定运行构成了严重威胁，影响发电指标的完成和导致经济效益降低，而且还直接影响到电网的正常调度。
我们应从基建阶段做好工作，严格执行制作工艺，在设计上进行优化，在安装阶段严格检查，把好验收关。在运行阶段做好防磨防爆的检查和分析，不同时期做好高风险点的分析，进行针对性检查。在投产初期，异物堵塞一般是电厂的大概率事件，因此做好基建的前期工作，减少投运阶段的四管泄漏，有重大的工作意义。