电厂锅炉水冷壁泄漏的主要原因及对策研究

电厂锅炉水冷壁泄漏的主要原因及对策研究

黄世海

国家能源集团乐东发电有限公司 海南乐东 572500

摘要：科学技术与社会经济的飞速发展，直接提升了人们的生活水平，同时也导致生产生活方面的用电量增长显著。虽然先进的科学技术给发电厂锅炉功能与质量的改善工作提供了良好的基础保障，但是电厂锅炉水冷壁泄漏现象对电厂锅炉运行的稳定性与安全性有着决定性的影响，直接决定着发电厂的综合效益。某火电厂锅炉水冷壁发生泄漏并导致机组停机。采用宏观检查、渗透检测、化学成分分析、力学性能检测、显微组织分析并结合检修、运行情况对泄漏原因进行了综合分析判断。结果表明：发生泄漏的主要原因为鳍片焊接不规范，鳍片焊缝发生开裂，裂纹扩展至水冷壁对接焊缝并裂穿导致介质泄漏。针对泄漏原因，提出了更换泄漏管段、扩大防磨防爆检查范围、对新焊缝无损检测等消缺处理及预防措施，供发电企业及相关从业人员借鉴参考。

关键词：水冷壁泄漏；宏观检查；渗透检测；取样试验；原因分析；焊缝开裂

1主要原因分析

(1)设计方面

在开展电厂锅炉设计工作时，由于设计人员缺乏对锅炉运行的影响因素与工矿因素的系统考虑，则会导致电厂锅炉的设计参数缺乏合理性。在锅炉的日常运转中，这些小问题不易被工作人员发现，通过长期累积，这些小问题则极易使得电厂锅炉的整体性能下降。在长期复杂的运行环境的影响下，电厂锅炉则无法实现安全稳定的发展目标。

(2)操作方面

只有保障工作人员实际操作的规范性与合理性，才能确保电厂锅炉的稳定运行。为了有效降低电厂锅炉泄漏问题的影响，相关部门制定了一系列的应对措施。例如定期巡查与检修，加强日常维护等等，由此而直接增加了锅炉的启停操作频率。对锅炉进行频繁的启停操作，启动的瞬间会有强大的电流产生，从而使得水冷壁的压力直接增大，导致锅炉的运行情况缺乏稳定性，使得焊接处极易发生泄漏现象。

(3)内部水循环方面

内部水循环的正常性与稳定性是保障锅炉正常运转的基础和关键，如果锅炉内部水循环出现异常，必将直接影响锅炉的实际运行情况，提高锅炉泄漏事故的发生概率。引发锅炉内部水循环障碍的原因是多方面的，例如，如果电厂锅炉长期在低负荷的状态下进行运转，水循环会明显受阻，导致锅炉内部水冷壁凝聚的水分含量增加，引发水冷壁泄漏现象。此外，季节因素与气候因素的变化也会影响电厂锅炉运行的稳定性。例如，在北方地区，由于冬季气温较低，所以水凝漏的出现频率较高，这时如果锅炉处于低负荷运转，则会出现水循环受阻。由于锅炉内部水循环现象的异常较难及时发现与处理，所以由此导致锅炉水冷壁泄漏的概率较高。

(4)温度与应力差异方面

通过实际调查分析得出，在电厂锅炉泄漏方面，电厂锅炉加热系统也有着十分重要的影响。在电厂锅炉加热系统的运转过程中，无法保障锅炉中每一处的实际温度都处于相同的状态。在锅炉的设计与制造环节有等强度面，如果一个等强度面出现温度差异，则会产生应力差异。如果锅炉出现应力差异的时间过长，极易引发水冷壁裂纹，导致泄漏现象的发生。

2实际案例分析

2021年7月16日，20时15分，某厂锅炉前侧渣井处存在轻微泄漏声，22时判断前侧水冷壁渣井处存在泄漏点。主蒸汽、再热蒸汽压力、流量，主给水流量未见明显变化。7月17日20时，机组停机。检查发现标高7.7m前墙水冷壁共计2处泄漏点，分别位于自甲侧向乙侧数第104、105根管，水冷壁规格F63.5×7mm，材质SA-210C。经宏观检查可知，两处泄漏点所处母材均存在介质冲刷沟槽，其中泄漏点A附近呈F35mm圆形沟槽，泄漏点B附近呈25×12mm矩形沟槽，沟槽长度走向与管长度方向一致。

自甲向乙数第104根管对接焊缝存在1处长约25mm纵向裂纹缺陷，裂纹一端和鳍片与管子母材焊缝相连，裂纹起源于鳍片焊缝，见。

鳍片焊缝存在明显未熔合现象，焊缝质量差，见。

观察介质冲刷母材痕迹，裂纹处介质泄漏冲刷方向正对泄漏点B。泄漏点B管子内壁存在1处贯穿性孔洞，大小为F3mm，孔洞尺寸外表面较大而内壁侧较小并结合泄漏点B冲刷形貌，可判断该孔洞为由外向内扩展而非相反。

除泄漏区域外，两根管外观质量完好，未见损伤砸伤痕迹。两根管未见胀粗、壁厚减薄等超标现象，内壁表面未见异常氧化、明显腐蚀现象，外表面未见明显氧化现象。

3扩大检查

为确认裂纹缺陷情况，先后对焊缝内、外壁进行渗透检测。结果显示，焊缝内壁进行渗透检测时发现长8mm裂纹缺陷；清洁内外表面后在外壁施加渗透剂，检查发现内壁出现渗漏的渗透剂。由此可知：裂纹起源于鳍片焊缝并扩展，在水冷壁对接焊缝内、外表面呈贯穿性裂透图1。对发生泄漏的邻近水冷壁管段进行检查，未发现损伤砸伤、胀粗鼓包及减薄超标，外表面未见明显氧化、腐蚀现象。

图1对接焊缝裂纹缺陷

4取样试验

对泄漏及邻近管外观完好部位割管取样进行试验分析，取样情况见表1。

表1割管取样情况表

4.1化学成分分析

采用SPECZROMAXx型直读光谱仪对4根管样进行了化学成分分析，结果表明，4根管样的化学成分各元素含量均符合相应标准要求，不存在错用材质情况。

4.2力学性能试验

采用CMT5305型电子万能试验机对各支管样进行常温拉伸力学性能检测。4支管样各项力学性能符合标准要求。

4.3显微组织分析

对4根管样母材进行金相显微组织分析，组织未见异常，管样1金相组织见图2。

图2金相显微组织500×

5原因分析

水冷壁未见胀粗鼓包、氧化、腐蚀等现象，泄漏原因可排除过热、腐蚀因素。两根管漏点相对，泄漏点B为明显次生泄漏形貌，因此可判断第104根管的裂纹为第一泄漏点。该裂纹起源于鳍片焊缝，鳍片焊缝存在明显未熔合现象，焊接质量差，在运行过程中鳍片焊缝缺陷处产生裂纹，延伸至水冷壁对接焊缝并裂穿导致泄漏，泄漏介质将邻近的第105根管吹损发生泄漏，机组停机。

6结语

经现场检查、检验试验并结合检修及运行情况认为，水冷壁鳍片焊接不规范，鳍片焊缝发生开裂，裂纹扩展至水冷壁对接焊缝并裂穿导致介质发生泄漏，是本次水冷壁发生泄漏的最主要原因。综上所述，电厂锅炉水冷壁泄漏现象对电厂的正常运转有着十分重要的影响，同时还直接决定着电厂的综合效益。为此，电厂的工作人员要对锅炉水冷壁泄漏的具体原因进行科学系统的分析，结合现代化技术制定科学可行的处理方案，才能保障电厂锅炉运转的安全性与稳定性，由此推动电厂相关发展目标的顺利实现，给各行各业的发展提供有力的基础保障。

参考文献：

[1]刘佳.锅炉水冷壁壁温计算及低负荷下爆管原因分析[D].大连：大连理工大学，2007.

[2]ASMESA210/SA210M—2019，ASME锅炉及压力容器规范：2019版.第2卷，材料，A篇，铁基材料[S].

[3]李琦.电厂锅炉泄漏原因及措施分析[J].硅谷,2015,8(4):200,219.