再熱蒸汽母管泄漏事故分析及處理

1、再熱蒸汽母管泄漏事故分析及處理 廣東沙角A電廠一期3臺200 MW機組，其再熱蒸汽壓力為2.2 MPa，出口溫度540，流量573 t/h。在機組運行過程中，再熱蒸汽母管曾多次發(fā)生泄漏，嚴重影響機組的安全運行。因此，分析其泄漏原因，并提出相應(yīng)的預(yù)防及改善措施，對保證機組安全、穩(wěn)定運行意義重大。 1 母管檢查狀況 爐頂再熱蒸汽安全門及平衡小管布置如圖1所示。平衡小管出口標(biāo)高46 m，管座規(guī)格為?2×4.5；安全門連通管規(guī)格為?59×14(管座)、?33×13(管)，材料12Cr1MoV；母管規(guī)格為?08×18，材質(zhì)10CrMo910。 圖1 再熱蒸汽母管標(biāo)

2、高46m疏水管布置 A2號高溫再熱蒸汽母管位于平衡小低端管座下方(標(biāo)高46 m)曾發(fā)生2次泄露事故，第1次是在甲側(cè)平衡小管低端管座下方約100 mm處，泄漏點為一36 mm長的周向裂痕；第2次是在乙側(cè)平衡小管低端管下方約130 mm處，泄漏點是一42 mm長的周向裂痕。對該兩管段作UT，發(fā)現(xiàn)裂痕較多，且都分布在平衡小管座的正下方，裂痕大致平行，周向長度最大為60 mm。 針對A2號爐再熱蒸汽母管泄漏事故，利用機組大修機會分別對A3號機組和A1號機組的再熱母管平衡小管低端管座及四周母材(標(biāo)高46 m)、電動主汽門前后疏水管管座及四周母材、導(dǎo)汽管管座及四周母材等進行了探傷檢查，檢查結(jié)果除再熱母管發(fā)

3、現(xiàn)裂痕外，其余部件未發(fā)現(xiàn)裂痕；兩臺爐的再熱母管的裂痕數(shù)量均較A2號爐的少，且擴大深度也淺(5 mm深)；而甲、乙兩側(cè)裂痕數(shù)不同，甲側(cè)顯然多于乙側(cè)，擴大深度也稍高于乙側(cè)。 2 裂痕性質(zhì) 對A2號爐高溫再熱蒸汽母管第2次泄漏管段進行取樣分析，試驗分析結(jié)果如下： (1) 裂痕屬熱疲憊裂痕，見圖2、圖3。機組運行中，因工況突然變化，平衡管中的飽和水回流，使再熱蒸汽管道內(nèi)壁的溫度突然降低，產(chǎn)生大的熱應(yīng)力； (2) 隨飽和水回流次數(shù)增加，管道內(nèi)逐漸萌生裂痕和裂痕增大； (3) 對疲憊裂痕擴大壽命和疲憊裂痕萌生壽命分別估算，得出總疲憊壽命約為5 000周次。 3 裂痕形成的原因 A2號爐乙側(cè)再熱蒸汽母管中裂

4、痕帶長278 mm，寬36 mm，由此可肯定飽和水量較大，否則不可能形成如此寬的裂痕帶。按再熱母管約5 000周次的疲憊壽命計算，以平衡小管每排1次飽和水到再熱蒸汽母管管壁上而引起母管發(fā)生疲憊為1周次，則A2號爐乙側(cè)平衡管從投產(chǎn)至今約15 h向母管排1次飽和水，使母管產(chǎn)生1次熱疲憊。顯然，在機組運行中，這種狀況很難出現(xiàn)，因為平衡小管管內(nèi)有蒸汽流動，即平衡小管內(nèi)不斷有熱量補充，管內(nèi)蒸汽就很難形成飽和水。因此，飽和水應(yīng)在平衡管受到冷卻(保溫不好)及機組啟停時產(chǎn)生。綜合分析認為裂痕的形成與以下因素有關(guān)。 圖2 縱向剖面裂痕形態(tài) 略 圖3 再熱母管內(nèi)壁裂痕形貌 (1) 安全門連通管的布置 表1為安全門

5、連通管數(shù)據(jù)。如圖1及表1所示，安全門連通管從再熱母管引出后，需經(jīng)5，6個彎頭，約20 m的長度才到再熱安全門；由于連通管中平衡小管長度較長、管徑小及彎頭數(shù)多，使連通管內(nèi)的蒸汽流動不暢，在安全門關(guān)閉時，該連通管即相對成為死管；在機組啟停時，如此長的管段其管內(nèi)蒸汽極易受到管壁的冷卻而形成飽和水；連通管越長，則熱損失越大，越容易形成飽和水，而且形成飽和水量也就越多，由于A2號爐連通管比A1號爐的長，因此，A2號爐再熱母管先發(fā)生泄漏。 (2) 接頭型式 原制定平衡小管與蒸汽母管的進出口接頭型式為直插式，無套管。從管內(nèi)壁水印可看出，平衡小管中的飽和水沿著母管開口側(cè)的內(nèi)壁往下流；在進口側(cè)該種接頭形式不易在

6、接頭四周形成積水，因而不易產(chǎn)生疲憊裂痕；而在出口側(cè)，由于母管內(nèi)壁溫度遠高于飽和水的溫度，平衡小管內(nèi)的積水在流到母管時受到加熱汽化，但同時母管受到水的冷卻而產(chǎn)生熱疲憊。 (3) 平衡小管長度及彎頭數(shù)量 平衡小管長度增加，則流阻增大，熱損失也大，管內(nèi)易積水；同樣的，彎頭數(shù)增多，流阻增大，熱損失也大，也容易產(chǎn)生積水。 表2為平衡小管的有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。從表中可知，A2號爐平衡小管無論是彎頭數(shù)還是長度均比A1號爐多，這也是A2號爐再熱母管先發(fā)生泄漏的原因。 (4) 平衡小管的保溫 現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，A1，2，3號爐再熱蒸汽平衡小管外層鋁皮及保溫石棉部分脫落，保溫石棉不夠厚、也不夠嚴密(部分管段已有銹蝕現(xiàn)象)，

7、這些都造成管子保溫效果差，從而使管內(nèi)產(chǎn)生積水。 (5) 機組啟停次數(shù)及運行時間 隨著啟停次數(shù)及運行時間的增加，則熱疲憊周次增加，裂痕擴大加快。 4 改善措施及效果 依據(jù)裂痕形成原因的分析結(jié)果，采用了相應(yīng)的改善措施。除機組啟停次數(shù)難以控制以外，主要措施包括： (1) 減少管子長度和管子彎頭數(shù)量。對原平衡小管布置方式進行重新制定，彎頭數(shù)量減少到3個，長度變?yōu)?0 m。 (2) 改變保溫方式。用硅酸鋁替代原來的石棉作為保溫，并設(shè)兩層保溫。 (3) 改善再熱蒸汽母管側(cè)的接頭方式。管座加一套管，并伸進母管內(nèi)約10 mm，避免管內(nèi)可能產(chǎn)生的疏水直接流到母管內(nèi)表面。 經(jīng)過多年的運行施行，實施改善后的效果非常顯然。對原產(chǎn)生裂痕的部位及母管下彎頭進行多次探傷檢查，均未發(fā)現(xiàn)裂痕等缺陷信號，有效地提升了機組設(shè)備運行的安全性及可靠性。 5 結(jié) 論 (1) 再熱蒸汽母管泄漏的根本原因是熱疲憊裂痕所致。 (2) 安全門連通管的結(jié)構(gòu)布置不合理，以及平衡小管與蒸汽母管的進出口接頭型式不當(dāng)，是再熱蒸汽母管產(chǎn)生裂痕的直接原因。平衡小管長度過長、彎頭數(shù)量過多以及保溫效果差，是造成母管