鍋爐水冷壁進口集箱管座泄漏原因分析及改進措施

1、 鍋爐水冷壁進口集箱管座泄漏原因分析及改進措施 leakage reason analysis and improvement measures of boiler water wall inlet header pipe seatxiang-lin wu xiao-long guoabstract: in this paper, the cracking phenomenon of the header pipe joint of the water wall of the boiler in our company is discussed, it is concluded that th

2、e reason for the cracking is due to the local strain concentration of the pipe system caused by the wrong connection between the header pipe joint of the water wall inlet and the grille of the cold ash bucket, and the thermal fatigue fracture induced by the repeated thermal cycle stress during the s

3、tart and stop of the unit, combined with the deficiency of the equipment design, the effective treatment scheme is put forward, and the better effect is obtained, which has certain practical guiding significance. key words: boiler; cold ash bucket; imported header; crack; full weld; suspension摘 要:本文

4、針對我公司鍋爐水冷壁進口集箱管接頭開裂現(xiàn)象進行比較深入的討論，并判斷出開裂原因是由于水冷壁進口集箱管接頭與冷灰斗護柵錯誤的連接方式造成管系局部應(yīng)變集中，在機組啟停的多次熱循環(huán)應(yīng)力作用下誘發(fā)的熱疲勞斷裂，結(jié)合設(shè)備本身設(shè)計上的不足， 提出有效的治理方案，并取得了較好的效果，具有一定的實際指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:鍋爐；冷灰斗；進口集箱；拉裂；角焊縫；懸掛。1引言我公司一期工程2350mw機組兩臺超臨界鍋爐，鍋爐是超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈的直流燃煤爐，鍋爐型式為：超臨界參數(shù)、對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)的型直流煤粉鍋爐。本文主要針對#2機組在啟動過程中

5、水冷壁進口集箱管接頭與冷灰斗護柵焊接處角焊縫發(fā)生開裂的現(xiàn)象，我們針對這一現(xiàn)象并進行了設(shè)備技改工作，并取得了初步的成效。2 設(shè)備簡介我廠爐膛由下部螺旋水冷壁和上部垂直水冷壁構(gòu)成，水系統(tǒng)采用集中供水，分散引入、引出方式。下部螺旋水冷壁由438根水冷壁管組成，上部垂直水冷壁由880根垂直水冷壁管組成。螺旋水冷壁和垂直水冷壁均采用膜式全焊接結(jié)構(gòu)，由鋼管和扁鋼制成。爐膛深12308.7mm，寬14108.7mm，總高54000mm（前后水冷壁下集箱中心線到爐膛頂棚管中心線）。與水冷壁進口集箱相連的螺旋水冷壁管在爐膛四周以2335的螺旋角上升至爐膛折焰角下的37857mm標高處，通過焊接填板與上部垂直水冷

6、壁管連接。螺旋水冷壁節(jié)距48mm，由326mm材料為sa-213t12的內(nèi)螺紋管和光管加扁鋼焊接而成，扁鋼規(guī)格為816mm，材料為15crmo。內(nèi)螺紋管布置在爐膛冷灰斗拐點一直延伸到約33857mm標高處的區(qū)域，光管布置在水冷壁灰斗和從33857mm標高延伸到螺旋水冷壁出口的區(qū)域。3泄漏點檢查2018年3月28日，#2機組在停運過程中，鍋爐冷灰斗處發(fā)生泄漏。泄漏點處于后墻水冷壁進口集箱左數(shù)第29根管座處泄露且與集箱連接處吹損，左數(shù)第30根管吹損。鍋爐冷灰斗護柵與水冷壁進口集箱管接頭的角焊縫處，裂紋沿著焊縫根部開裂，長約25mm。水冷壁的管材為sa-213t12，金相檢查組織正常；體視顯微鏡下清

7、楚觀察到裂紋位于水冷壁管角焊縫根部，其它水冷壁管角焊縫的根部也存在開裂現(xiàn)象。此處為應(yīng)力集中區(qū)域；表明裂紋已開裂較長的時間。4 泄漏的原因分析1. 鍋爐在多次啟停過程中，由于檢修工期原因，多次采取自然通風(fēng)或強制通風(fēng)。這樣會造成爐膛兩側(cè)及冷灰斗處水冷壁的冷卻速度較水冷壁中間位置冷卻的快，這就造成冷灰斗護柵兩側(cè)嚴重拉裂。2. 水冷壁與護柵的錯誤焊接形式，使得焊接殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力在角焊縫處集中，在鍋爐多次啟停的熱力循環(huán)中不斷擴展，最終導(dǎo)致水冷壁管疲勞開裂，發(fā)生泄漏。1. 冷灰斗護柵在安裝過程中與個別水冷壁管滿焊在一起，連接兩者的角焊縫形成應(yīng)力集中區(qū)域，且焊趾處存在殘余焊接應(yīng)力，各種應(yīng)力在此區(qū)域疊加放大

8、。2. 水冷壁管與護柵連接部位，由于結(jié)構(gòu)和傳熱點，決定了該部位存在一定程度的結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力，且熱應(yīng)力的分布和應(yīng)力狀態(tài)較為復(fù)雜。護柵與水冷壁管有熱傳導(dǎo)關(guān)系，當(dāng)鍋爐由冷態(tài)啟動到熱態(tài)全負荷運行時，水冷壁管受到管內(nèi)爐水熱傳導(dǎo)，出現(xiàn)數(shù)量相當(dāng)可觀的線性熱膨脹。護柵與爐水沒有直接的接觸，線性膨脹很小。故對于水冷壁和護柵之間的溫度差異，不同的熱膨脹而產(chǎn)生了一定程度的熱應(yīng)力。綜上所述：由于水冷壁管與冷灰斗護柵之間存在溫差，膨脹受阻，應(yīng)力集中，經(jīng)過多次啟停爐的熱循環(huán)，造成水冷壁管與護柵角焊縫的拉裂。5改進措施將原護柵懸掛與水冷壁進口集箱出口水冷壁管分離，再用特制的螺栓和懸掛板固定。具體施工如下：56.25mm間距的每

9、4根水冷壁管支撐一塊懸掛板，每塊懸掛板間隔8根水冷壁管。掛板14塊。懸掛板長度：200.75mm。(圖1)112.19mm間距的每4根水冷壁管支撐一塊懸掛板，每塊懸掛板間隔8根水冷壁管。掛板424塊。懸掛板長度：368.57mm 。(圖2)60mm間距的每4根水冷壁管支撐一塊懸掛板。 掛板2塊。懸掛板長度：212mm。(圖3)#2爐前、后水冷壁進口集箱共消耗掛板40塊。單頭螺栓m12100共需92條，螺紋長25mm。螺母m12共需184個。材質(zhì)及規(guī)格：螺栓、螺母材質(zhì)與掛板材質(zhì)相同。均為：1cr20ni14si2設(shè)計圖如下：圖1 圖2 圖3改造后效果圖：技改過程中為了方便今后對水冷壁進口集箱的檢查，我們將懸掛護柵分段切開，在檢修中松開懸掛板的固定螺栓就可以將護柵分段拉出，可對水冷壁進口集箱的管座和管接頭進行檢查。6結(jié)束語1. 鍋爐停運后打開人孔自然通風(fēng)或強制通風(fēng)，將造成沿爐寬方向水冷壁兩側(cè)和中間出現(xiàn)不均勻冷卻容易造成水冷壁拉裂。應(yīng)嚴禁任何形式的自然通風(fēng)和強制通風(fēng)。2. 冷灰斗護柵直接與水冷壁進口集箱的水冷壁管焊接是造成此次泄漏