超临界锅炉悬臂式减温器的检验重点

刘 涛 张晓光 佟得吉 中国特种设备检测研究院

陈 晨 广东省特种设备检测研究院顺德检测院

超临界锅炉悬臂式减温器的检验重点

刘 涛 张晓光 佟得吉 中国特种设备检测研究院

陈 晨 广东省特种设备检测研究院顺德检测院

1 减温器作用及结构

减温器的作用是调节蒸汽温度，一般分为表面式减温器和喷水减温器，电站锅炉一般采用喷水减温器。超临界锅炉（主蒸汽压力P≥22.1MPa）过热器的蒸汽温度由燃料/给水比和两级减温水来控制。一级减温器一般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道上；二级减温器一般位于屏过出口集箱与高温过热器进口集箱的连接管道上。每一级各有两只减温器，分左右两侧分别喷入。减温器喷水管采用悬臂型式，喷管上有许多小孔，减温水从小孔喷出并雾化，与相同方向流动的蒸汽进行混合，达到降低汽温的目的。减温器结构见图1。在运行中，国内多个电厂此类减温器发生了喷水管断裂和减温器筒体裂纹等影响设备安全运行的现象[1]。

图1 喷水减温器

2 检验中常见问题

1）混合管定位销脱落和混合管焊接垫板脱落。

减温器混合管上游有两个定位销，起固定混合管作用。此类型减温器多次发生混合管定位销脱落和混合管焊接垫板脱落引起的锅炉爆管事故。通过事故分析发现，定位销由于制造焊接质量不良及运行时与混合管挤碰导致定位销脱落，并进入下游集箱，部分或全部堵塞集箱管孔，造成被堵塞受热面管短时超温爆管。减温器混合管由筒节拼接而成，由于制造环节管理不严，混合管拼接处遗留焊接垫板（见图2)，在使用过程中由于焊接垫板点焊部位焊接不牢固或运行过程中喷水管根部断开后破坏了减温水的雾化效果导致减温水直接冲刷焊接垫板导致垫板脱落，堵塞下游受热面管，导致短时超温爆管。

图2 混合管焊接垫板未去除和脱落

2）减温器喷管根部缺陷。

减温器喷水管结构采用悬臂式，伸进蒸汽管道内的部分在投用时会受到蒸汽的冲击、介质温差、流速影响，喷水管会产生高频振动。冲击和振动会沿喷水管传递到根部位置并产生交变应力，在减温器喷水管根部产生疲劳裂纹。在检验过程中检验人员发现多个电厂的过热器一、二级减温器喷水管存在根部开裂或断开现象（见图3)。

图3 喷水管根部断裂

3）减温器喷水管套管内壁裂纹和筒体内壁裂纹。

减温器喷水管根部局部开裂或断开后，当长时间运行或者喷水量较大时，减温水直接喷到喷水管套管上或进入减温器筒体和混合管之间，由于减温水和过热蒸汽温差大，在热疲劳条件下形成疲劳裂纹（见图4和图5)，严重时减温器筒体形成贯穿性裂纹（见图6)。国内多个电厂发生了此类问题，检修期间更换了套管管座或整个减温器[1]。

图4 套管内壁裂纹

图5 减温器筒体内壁裂纹

图6 减温器筒体贯穿性裂纹

4）混合管拼接焊缝裂纹及混合管疲劳裂纹。

混合管拼接焊缝焊接质量不良，如存在未焊透、内凹或咬边缺陷，运行一定时间后，混合管拼接焊缝局部开裂。减温器投用时混合管所处环境温差变化较大，处于热疲劳条件下，特别是减温器喷水管根部局部开裂或断开后和喷水量较大时，破坏了减温水的雾化效果，减温水直接与混合管接触，短时间内混合管内壁形成疲劳裂纹[1]。

3 检验重点

鉴于国内多个电厂该型式减温器出现的问题，为了保证检修期间及早发现问题，避免问题恶化，减温器的检验应采用宏观检查、内窥镜检查和无损检测相结合的方法。

宏观检查主要是通过目视检查减温器筒体、套管管座及内壁、喷水管外壁有无宏观缺陷，特别是喷水管根部和外表面；内窥镜重点检查混合管上游定位销是否脱落、混合管是否有焊接垫板及焊接垫板是否脱落、混合管拼接焊缝有无开裂情况、套管内壁及混合管内壁是否有疲劳裂纹；无损检测主要对喷水管及喷水管座角焊缝进行表面探伤，重点检查有无裂纹缺陷，如发生喷水管断裂现象应对减温器筒体进行超声波探伤，重点检查喷水管座周围筒体，检查筒体内壁是否有裂纹缺陷产生。

4 改进和建议

由于悬臂式过热器减温器使用中经常发生喷水管根部断裂问题，锅炉厂对个别电厂悬臂式过热器减温器进行了改进（见图7)，将喷水管延长至筒体对侧，有效的解决了喷水管根部断裂问题。DL647-2004《电力工业锅炉压力容器检验规程》规定每隔1.5万h至3万h对减温器进行内窥镜检查一次。该型式减温器由于临近管道没有设置手孔，每次检验时都要取出喷水管，喷水管变形时甚至要割开喷水管对侧的手孔，恢复时还要重新焊接和热处理。TSG G0001-2012《锅炉安全技术监察规程》中规定喷水减温器应当设置一个内径不小于80mm的检查孔，检查孔的位置应当便于对减温器内衬套以及喷水管进行内窥镜检查。因此该型式的减温器设计时应在减温器临近的管道上考虑设置手孔。考虑到混合管拼接焊缝极易形成裂纹缺陷，危及减温器筒体的安全运行，因此建议制造厂对混合管拼接焊缝提出相应的质量要求，混合管拼接焊缝不应有未焊透、内凹和咬边缺陷存在。

图7 改进喷水管结构

1 中国特种设备检测研究院.电站锅炉定期检验报告2009－2012

2013－06－21）