火电机组墙式再热器穿墙管裂纹缺陷分析及处理建议

火电机组墙式再热器穿墙管裂纹缺陷分析及处理建议

陈久振

大唐七台河发电有限责任公司 黑龙江省七台河市茄子河区154600

摘要：2号机组B级检修锅炉二次汽系统水压试验，发现2号锅炉墙式再热器漏泄。漏泄位置位于前侧墙式再热器管密封盒内，管子与密封盒焊接形式为炉外侧满焊，属于刚性连接。密封盒固定于水冷壁上，运行时随水冷壁一起向下膨胀，壁式再热器管垂直方向的膨胀量与密封盒膨胀量不一致，会造成刚性连接焊缝处存在向上或向下的拉应力，造成应力集中。经过长期运行，随着膨胀量不一致，造成焊缝处疲劳开裂。根据问题的原因，提出了相关的处理建议及措施。

关键词：壁式再热器；火电厂改造；穿墙管；密封

1.项目背景

七台河公司一期工程2号机组锅炉是哈尔滨锅炉有限责任公司制造的型号为HG-1170/17.4-YM1，自然循环汽包锅炉，采用平衡通风、固态排渣方式，最大连续蒸发量是1170t/h。锅炉为П型单炉膛，框架全部采用钢结构。2号锅炉于2002年投产运行，已经连续运行22年，截止至2024年7月，累计运行131820小时。

墙式再热器分前墙、左墙、右墙布置，前墙226根管，管子规格为Φ50*4mm，材质为15CrMo，从墙式再热器入口集箱引出后，墙式再热器管子水平穿越水冷壁让管进入炉内沿90°弯头向上进入墙式再热器出口集箱（见图1），水冷壁让管处有密封盒，密封盒内满灌浇注料，墙式再热器水平管穿越密封盒墙板处，管子与密封盒焊接形式为炉外侧满焊（见图2）。

前侧墙再穿墙密封盒长11366mm，高1120mm，宽约180mm；左、右两侧墙，每侧墙再穿墙密封盒长6248mm，高1120mm，宽约180mm，管子与密封盒采用全焊接方式连接。密封盒由6mm厚20G板组装而成。

图1 墙式再热器穿墙部位图纸1

图2 墙式再热器穿墙部位图纸2

2.缺陷状况

2号机组B级检修锅炉二次汽系统水压试验，试验压力3.2Mpa，在炉膛内升降平台上检查发现2号炉标高40米前侧墙式再热器穿墙部位有水迹，前侧墙式再热器穿墙处泄漏。泄漏的管子为墙式再热器入口穿墙管，规格Φ50×4mm，材质15CrMo，管子与密封盒采用全焊接方式连接。

图3 水压试验检查情况

（1）泄漏情况介绍

本次泄漏位置位于锅炉标高41米前侧墙式再热器炉外密封盒内，漏点位于墙式再热器管子与密封板焊缝处，密封盒内部填充有浇注料。泄漏管左右两侧布置有水冷壁管，密封盒固定在水冷壁上，为焊接封闭结构。拆除保温后经现场检查确认泄漏位置和泄漏点宏观形貌见图4，可见密封罩与管子的设计连接形式为整圈焊满。

图4 墙式再热器管漏泄位置示意图

由于泄漏点位于密封盒内部，其中填充耐火浇注料，检查需进行密封盒解体，工作量较大，因此本次检修未对密封盒内部管子进行检查，且裂纹位于角焊缝内侧根部，无有效的检测手段，缺陷通过无损检测方式无法检测到。

（2）泄漏缺陷形貌

对泄漏部位割管取样，通过观察发现炉外侧管子上部与密封盒焊接部位存在贯穿性裂纹，从管子内壁宏观目视检测均清晰可见，裂纹长度约39mm。管内壁裂纹走向为沿密封盒与管子连接焊缝根部周向扩展。

图5 管内壁裂纹宏观形貌

3.原因分析

管子与密封盒焊接形式为炉外侧满焊，属于刚性连接。密封盒固定于水冷壁上，运行时随水冷壁一起向下膨胀，壁式再热器管垂直方向的膨胀量与密封盒膨胀量不一致，会造成刚性连接焊缝处存在向上或向下的拉应力，造成应力集中，经过长期运行，随着膨胀量不一致，造成焊缝处开裂失效。

4.结论

结合现场分析，本次2号炉四管泄漏原因为墙式再热器管与炉外密封盒连接焊缝存在应力集中，经长期运行产生疲劳损伤，形成疲劳裂纹，在水压试验过程中开裂失效。

5.措施及治理措施

（1）漏点处理完毕后，再次进行水压试验检查，并将墙式再热器管子与密封墙板间的连接断开，使两者能够独立热膨胀。

（2）对墙式再热器入口位置密封方式进行优化改造，墙式再热器穿墙部位加装套管，以缓解墙式再热器入口管膨胀过程中的应力集中情况。

图6 改造示意图

（3）将此位置列为四管防磨防爆检查重点区域，加强监督力度，关注膨胀受阻情况，定期开展取样检测，消除疲劳裂纹缺陷。