超临界锅炉减温器筒体裂纹分析.pdf

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超临界锅炉减温器简体裂纹分析肖仲谊．弋会会0前言在对某超临界600Mw机组锅炉减温器进行定检时．发现减温器筒体内壁存在较高的反射波．并且在管座周围起伏变化呈网格发射状分布．距管座越近反射波越明显．深度显示比简体壁厚稍微薄2—3在各个方向中减温器喷嘴方向反射波波幅最大．且显示长度最长。该减温器筒体规格为西711．2示屏上显示内壁发射波深度为44．5mm．而筒体内壁缺陷反射波在显示屏上显示缺陷深度为42．5mm。并且反射波幅度比筒体内壁底波反射波幅度高(检测探头为2．5MHz。K1)。在检测过程中探头前后移动，上述二波此起彼伏地出现．缺陷波深度显示基本上都在42mm左右，并且距管座越近，缺陷波幅度越高，在管座周围呈发射状分布。1裂纹分布情况分析根据超声波检测反应出的筒体内壁缺陷波波幅及动态波形显示．进行了进一步的确认和验证．采用内窥镜进行观察时，发现简体内壁存在发射网格状裂纹．如图1，2所示，并且最长裂纹的方向为减温器喷嘴设置的方向，即蒸汽流向方向。裂纹沿管座呈向四周发射状分布，并且呈网格状。但所有的裂纹都不是很深，基本上都在5mm以内的深度，距管座越近，裂纹越明显，并向四周逐步变小。2减温器结构及作用介绍根据锅炉设计，上述超临界锅炉的过热器一、二级减温器均采用喷管悬臂式结构。这种结构形式的减温器喷管一端与减温水管座焊接在一起．刚性固定．另一端为悬空端．可悬空膨胀。具体的减温器结构如图3所示．减温器的管座和喷管结构如图4．5所示。mm．在显58·全国焊接工程创优经验交流·焊接技术第41卷第3期2012年3月(浙江省火电建设公司浙江杭州310016)摘要：主要介绍了某电厂超临界锅炉定捡时超声波检验出减温器筒体内壁存在裂纹缺陷．根据筒体裂纹的分布情况厦状态，详细地分析了其产生的原因和夸后进一步预防措施．为同类结构减温器筒体的质量控制提供丁借鉴和参考。关键词：超临界锅炉：减温器筒体；裂纹；超声波探伤；分析中圈分类号：1、G441文献标志码：Bmm×45文章编号：1002—025xf2012)03—0058—03mm．收稿日期：20ll—10—23图2简体内璧最长裂纹图圈3减温器结构示童围7
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过热器一、二级减温器用来控制过热器的蒸汽温度。一级减温器位于低温过热器出口集箱与屏式过热器进口集箱的连接管上，二级减温器位于屏式过热器与高温过热器进口集箱的连接管上。两级减温器均采用多孔喷管式，喷管上有许多小孔，减温水从小孔喷出并被雾化后，与相同方向流动的蒸汽进行混合，达到降低蒸汽温度的目的．调温幅度通过调节喷水量加以控制。一级减温器是过热蒸汽温度的主要调节装置，同时也可调节低温过热器左、右侧的蒸汽温度偏差。二级减温器用来调节高温过热汽温度及其左、右侧的蒸汽温度偏差，使过热蒸汽出口温度维持在额定值。3筒体裂纹产生原因分析3．1减温器存在设计缺陷减温器采用喷管悬臂式结构，喷管一端固定，另一端悬空。这种结构形式的减温器由于没有在喷管的悬空端进行限位．运行中悬空端位移量较大，且作用于减温器喷管根部，使喷管根部受到较大的横向力矩作用。悬空端位移量越大，对喷管根部的作用力就越大．而减温器的运行环境又具备使喷管悬空端产生较大偏移的能力，特别是蒸汽流量发生变化时对减温器喷管的作用力的变化就会越频繁。3．2减温器存在制造缺陷在减温器的设计中，在减温水管座的内壁焊接一段内套管．并在喷管表面沿蒸汽流向和与蒸汽流向的垂直方向对称焊接4个限位块与套管紧密配合，以起到对喷管限位、减小喷管在运行状态下摆动幅度的作用。但经实际运行发现，这些限位块与套管的配合间隙普遍较大，在减温器运行中不能有效减小喷管悬空端摆动的位移量，并且由于限位块面积较小而与套管的接触面不大。喷管的摆动与限位块产生碰磨，随着运行时间的延长，限位块磨损也会加大，这样增大了限位块与套管的配合间隙。另外．减温器喷管套管和管座采用角焊缝形式进行固定焊接，在通常情况下，由于套管与管座的配合存在偏差以及焊接质量不佳等原因，套管与减温水管座的固定焊缝整圈都可能存在未熔合缺陷．运行一段时间后未熔合缺陷在交变应力的作用下就会成为裂纹源．从而导致减温器管座及喷管根部产生裂纹。最终造成减温器失去减温效果及减温器筒体内壁出现裂纹，如图6所示。套管在管座内壁如果不能有效固定．则会因产生一定的活动量而更加减弱与喷管限位块的良好配合，从而导致喷管限位块的快速磨损，如3_3运行环境恶劣减温器投入运行后，随着高压蒸汽的冲击、蒸汽压力的变化、减温水的投退以及减温水压力的变化，喷管悬空端处于向蒸汽流动方向偏移且不断摆动的工作状态。在高压蒸汽的冲击作用和喷水反作用力下．喷管处于反复震荡中．喷管固定端承受着巨大的剪切应力。因破坏力巨大，应力集中较大的喷管根部如果有未熔合等焊接缺陷就会成为裂纹源，从而导致开裂直至断裂．部分减温