当前位置:首页 > 技术前沿 > 正文
关于锅炉重热器过墙管密封构造的改进
发布时间:2012-03-02    
摘要:中温、高温再热器穿墙管密封结构的优化改造在降低电站锅炉重复性爆管次数和确保锅炉安全经济运行方面,具有明显的商业经济效益和综合社会效益,同时对国内同类型锅炉也具有较好的应用推广价值。

  关于DG1025/18.2-II锅炉重热器过墙管密封构造的改进
  锅炉再热器系统分3级布置,即由壁式再热器、中温再热器、高温再热器组成。壁式再热器布置在炉膛出口水冷壁前墙及两侧墙上,中温再热器及高温再热器依次布置在炉膛出口遮焰角的上方。中温再热器共有29片管屏,与58片管屏高温再热器直联。中温、高温再热器规格为D60mm×4mm,制造厂依据热力计算按再热器沿程壁温的不同采用了5种不同材质的管子管材,中温再热器的材料为15Mo3、15CrMo、12Cr1MoV,高温再热器的材料为12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、SA213-T91。
  梳形密封板(12Cr1MoV、δ4)的梳形部分与管子相焊,板的外侧与支承结构的高顶板(12Cr1MoV、δ18)焊接,从而构成再热器管屏支吊装置,起到密封图1改造前再热器穿墙梳形板密封结构和支撑作用。梳形密封板与管子的T型接头在制造厂内完成,梳形密封板与高顶板的搭接接头在安装现场完成,且都采用手工电弧焊焊接。
  裂纹由管子外表面向内部扩展,裂纹向两侧的发展方向和梳形密封板与管子的马鞍形连接焊缝走向一致;断口的扩展区域占据了全部截面,扩展方向与结构方式产生的几何应力相垂直。
  裂纹断口的微观检验显示:裂纹扩展区位于焊缝热影响区粗晶过热区内;裂纹沿过热粗晶界面发展,裂纹内充满腐蚀产物;裂纹由管子外壁向内壁扩展,具有二次裂纹,裂纹沿晶间发展;部分管子热影响区有淬硬马氏体组织,并存在焊缝热影响区贯穿管壁现象。从微观形貌上看,密封结构角焊缝存在的裂纹具有再热裂纹和蠕变失效的特征。
  密封结构焊缝开裂原因分析(1)梳形密封板的焊接质量差由于梳形密封板制作复杂,经过冲齿、折边的梳形密封板变形较大,虽然采用火烤锤打方法,但在装配过程中产生的累积误差使对口间隙尺寸超差,最大处有5mm。由于间隙过大,手工电弧焊接时要较大的线能量,连接焊缝之间缺少相应的圆弧过渡,形成宽大而不规则的马鞍形焊缝热的影响区晶粒更加粗大。管屏未进行整体热处理,残留应力没有消除,焊接热影响区的淬硬组织未得到改善。经对割管进行宏观检查发现,密封焊接接头普遍存在焊缝变宽和局部区域焊缝堆积的问题,甚至出现内壁被烧穿等焊接缺陷,说明制造单位采用了过大的焊接线能量。焊缝区晶粒粗大、热影响区热应变脆化、焊缝残余应力较大,且有应力集中现象,抗高温疲劳和抗蠕变性能的严重降低是导致焊缝产生延时沿晶裂纹的组织因素。
  梳形密封板的改型将再热器折边式梳形密封板改为定位密封板(12Cr1MoV、δ8),定位密封板加工时将一定长度和宽度的钢板统一划线后,根据再热器管子直径(D64mm)钻通孔,然后再按照保护套管直径(D68mm)加工出深度为3mm的沉孔。再热器通过保护套管嵌入在定位密封板,保证了管子之间的节距,减少了管排的摆动。同时,这种焊接结构简单、方便,使焊接质量得到进一步提高,避免了折边式梳形密封板由于加工复杂而产生的偏差及装配困难,从而防止密封焊缝焊接质量降低。
  加装保护套管加装过渡段保护套管的目的:(1)套管的材质和其内部穿墙管的材质相同,以保证管子与保护套管的工作焊缝采用同种钢焊接接头,将异种钢焊接接头转移到保护套管与定位密封板之间的联系焊缝,提高了穿墙管工作焊缝的抗裂性;(2)保护套管壁厚比再热器管薄,其规格为D68mm×3mm,降低其密封结构的刚性使焊接变形转移到套管上,消除了形成几何应力集中点,改善了穿墙管工作焊缝的受力情况。
  施工中应注意的问题,到达工地的再热器穿墙管除了进行100%光谱分析和100%外观检查外,还应对穿墙套装管角焊缝进行100%的磁记忆检验,防止不合格(存在熔穿、应力集中异常等焊接缺陷)的管子被使用。
  注意穿墙管在高顶板上的定位间距,管子在找正的过程中严禁使用火焰割具,以免火焰烧穿或割伤高顶板内侧的再热器管子。保证更换穿墙管前后的再热器管排安装标高一致,防止管排下滑与遮掩角水冷壁管排的间距变小,导致再热器外圈管出现膨胀受阻的情形。截至2006年5月31日,2号锅炉再热器穿墙管经过了22961h和24762h的运行考验,其密封结构角焊缝未见有开裂泄漏事故发生,以0.1元/(kWh)的发电效益计算,因磨损爆管而导致强迫停运1天所造成的替代动力损失为:25万kWh×0.1元(kWh)-1×24h=60万元/天因此,采取上述措施有效减少磨损爆管的次数,经济效益非常可观。
  中温、高温再热器穿墙管密封结构的优化改造在降低电站锅炉重复性爆管次数和确保锅炉安全经济运行方面,具有明显的商业经济效益和综合社会效益,同时对国内同类型锅炉也具有较好的应用推广价值。