某發(fā)電公司1號(hào)爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界600MW鍋爐。自2006年6月投入運(yùn)行至2009年1月C級(jí)檢修，累計(jì)運(yùn)行約22000h。鑒于其他發(fā)電公司同類型鍋爐發(fā)生因末級(jí)再熱器管卡處磨損而泄漏的問(wèn)題，故在本次檢修中對(duì)末級(jí)再熱器進(jìn)行重點(diǎn)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)末級(jí)再熱器管卡處存在多處管子磨損問(wèn)題。末級(jí)再熱器管排共計(jì)76排，橫向間距254mm，縱向間距114mm．每排由10圈管組成，背火側(cè)管材為SA213-T91，規(guī)格為∮63 mm×4mm．迎火側(cè)管材外l～6下數(shù)第一道焊口上為12CrIMoV。管排共有4道疏型管卡固定，防止管排散亂，并使管排有一定剛度。
1、磨損原因分析
鍋爐運(yùn)行過(guò)程中在煙氣的擾動(dòng)作用下，管排的晃動(dòng)幅度較大，特別是在左右側(cè)墻沿再熱器出口管圈高度方向布置的三臺(tái)蒸汽吹灰器投運(yùn)時(shí)，噴嘴對(duì)再熱器管排有一個(gè)非常大的擾動(dòng)，使得管排的晃動(dòng)幅度大大增加。管子與管卡之間有一定的間隙，管卡在運(yùn)行過(guò)程中不能很好地約束管排，在氣流的作用下形成振動(dòng)，振動(dòng)的管子與管卡形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成管壁磨損。富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
疏形管卡設(shè)計(jì)不合理。管卡為鍋爐廠自帶，它是由3mm厚的奧氏體不銹鋼ICr20Ni14Si2鋼板剪切組焊而成的。管子在管卡內(nèi)晃動(dòng)、振動(dòng)時(shí)，管卡和管壁接觸面積較小，為線接觸；兩者之間會(huì)發(fā)生“鋸割”磨損，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生泄漏。
2、處理措施
2.1對(duì)末級(jí)再熱器進(jìn)行普查
將末級(jí)再熱器的管卡全部去除，將管排橫向定位板割開(kāi)并將管排拉開(kāi)足夠間距對(duì)管卡處的磨損情況進(jìn)行檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)147處磨損，其中T91管37處，其余為12CrMoV管，磨損最深處約2.0mm。如果將所有的磨損部位割去加上短節(jié)重新焊接，會(huì)增加數(shù)百道焊口，增加了鍋爐運(yùn)行的不安全性，且會(huì)造成無(wú)謂的浪費(fèi)，故決定對(duì)管子磨損部位進(jìn)行補(bǔ)焊處理。
2.2末級(jí)再熱器補(bǔ)焊工藝措施
根據(jù)鍋爐說(shuō)明書(shū)及GB/T9222-2008《水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》進(jìn)行計(jì)算，算得管子最小需要壁厚為2.2 mm。而DUT939-20054(火力發(fā)電廠鍋爐受熱面管監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)導(dǎo)則》第6.6.1條規(guī)定再熱器管壁厚減薄量不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)壁厚的30%，經(jīng)專業(yè)討論研究決定補(bǔ)焊工藝措施如下：
(1)本次檢修對(duì)末級(jí)再熱器管屏磨損1.0 mm以上部位進(jìn)行補(bǔ)焊處理。對(duì)于低于1.0 mm的溝槽本次可暫不補(bǔ)焊，只需要打磨至圓滑即可。
(2)施焊前應(yīng)將磨損部位及四周10～15 mm范圍內(nèi)的鐵銹、污物等打磨干凈至露出金屬光澤，打磨時(shí)應(yīng)盡量采用電動(dòng)式鋼絲刷避免金屬減薄。補(bǔ)焊方法采用手工氬弧焊，焊前用角向砂輪機(jī)（錐型磨頭）將磨損部位及周圍10～15mm范圍內(nèi)打磨出金屬光澤。
(3) 12CrlMoV鋼補(bǔ)焊工藝可以按該鋼對(duì)接焊焊接工藝執(zhí)行，焊前可不進(jìn)行預(yù)熱，焊后不進(jìn)行熱處理，管子內(nèi)部不進(jìn)行充氬，本文不現(xiàn)贅述。
(4) T91鋼與12CrlMoV鋼鋼不同，焊前需進(jìn)行預(yù)熱，焊后進(jìn)行熱處理，在氬弧焊打底及填充第一層焊道時(shí)，管子內(nèi)壁應(yīng)充氬氣保護(hù)。由于現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部無(wú)法充氬，故不能按其對(duì)接焊焊接工藝執(zhí)行。有些人認(rèn)為只需在打底過(guò)程中充氬保護(hù)，實(shí)際上氧化產(chǎn)生的時(shí)間是在鎢極氬弧焊打底后的第一層填充焊道焊接過(guò)程中。在打底焊接過(guò)程中，氬氣可以通過(guò)熔孔和間隙流到背面，在熔化和結(jié)晶過(guò)程中是能夠保護(hù)焊縫和近縫區(qū)高溫金屬的。而在第一層填充焊道焊接過(guò)程中，管內(nèi)氬氣泄漏，保護(hù)失敗，當(dāng)根層內(nèi)表面溫度達(dá)到固相線附近時(shí)，鉻開(kāi)始迅速氧化，氧化所產(chǎn)生的熱量進(jìn)而提高根層溫度使根層焊縫金屬達(dá)到燃點(diǎn)，根層焊縫金屬部分或全部燃燒成氧化渣，或流掉或粘在焊縫金屬上呈菜花狀，這些菜花狀的氧化渣已失去金屬性質(zhì)。顯而易見(jiàn)，它減小了焊接接頭的有效截面，即降低焊接接頭的強(qiáng)度。“過(guò)燒”嚴(yán)重時(shí)，未燒掉的根層焊縫金屬還會(huì)存在“過(guò)燒組織”或裂紋。
產(chǎn)生“過(guò)燒”的根本條件有二：一是氧氣，二是溫度。能消除其中之一就解決問(wèn)題了。由于是補(bǔ)焊，管子內(nèi)部無(wú)法充氬，只能通過(guò)控制根層焊縫金屬內(nèi)表面溫度，使之達(dá)不到燃燒溫度。為防止T91鋼在補(bǔ)焊時(shí)管子內(nèi)壁溫度過(guò)高而出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，在施焊前，進(jìn)行同樣規(guī)格材質(zhì)的管子仿樣練習(xí)，確定不發(fā)生氧化的最合理的焊接工藝參數(shù)，保證在焊接過(guò)程中焊縫內(nèi)壁金屬始終處于不超溫狀態(tài)。經(jīng)多次練習(xí)認(rèn)為在焊前預(yù)熱溫度100～150℃，預(yù)熱寬度每側(cè)不少于100mm的條件下，焊絲選用∮2.5 mm、鎢極為Ø2.5mm、氬氣流量為10～15 L/min、電流70～90A、電壓10～14V、焊接速度50～60mm/min、焊層厚度0.5mm時(shí)，焊接金屬能保證熔透且內(nèi)壁不會(huì)發(fā)生氧化。焊接過(guò)程中焊工應(yīng)嚴(yán)格按工藝進(jìn)行施焊，層間溫度控制在100～150℃，每焊完一道焊縫后應(yīng)待焊接區(qū)域溫度降至預(yù)熱溫度后方可繼續(xù)施焊，嚴(yán)禁連續(xù)焊接以防止管道內(nèi)壁金屬超溫。焊后立即按圖4所示工藝進(jìn)行熱處理。
2.3改變管卡結(jié)構(gòu)
采用半圓式抱卡結(jié)構(gòu)替換原來(lái)的管卡，解決了管屏再次磨損問(wèn)題。
更換管卡后至今機(jī)組已運(yùn)行1年多，未發(fā)生因管卡處磨損而泄漏的問(wèn)題，期間對(duì)管壁進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)磨損現(xiàn)象；且補(bǔ)焊處與母材結(jié)合良好，說(shuō)明補(bǔ)焊措施得當(dāng)，焊接工藝執(zhí)行良好。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
3、結(jié)論
(l)原設(shè)計(jì)管卡結(jié)構(gòu)不合理，運(yùn)行過(guò)程中易與管壁產(chǎn)生磨擦，從而管壁減薄引起爆管停機(jī)；更換成半圓式管卡可以有效地解決管壁磨損問(wèn)題。
(2)對(duì)管子進(jìn)行補(bǔ)焊滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求，且可節(jié)省工期及材料。
(3)對(duì)T91鋼進(jìn)行補(bǔ)焊時(shí)應(yīng)注意內(nèi)壁氧化問(wèn)題，在小規(guī)范、快速度，薄焊道的焊接工藝下可以防止內(nèi)壁氧化。
(4)制定出合理的補(bǔ)焊工藝，控制好補(bǔ)焊的每個(gè)環(huán)節(jié)，工藝及操作措施得當(dāng)，補(bǔ)焊質(zhì)量是可以保證的。
