關于DG1025/18.2-II鍋爐重熱器過墻管密封構造的改進
鍋爐再熱器系統(tǒng)分3級布置，即由壁式再熱器、中溫再熱器、高溫再熱器組成。壁式再熱器布置在爐膛出口水冷壁前墻及兩側墻上，中溫再熱器及高溫再熱器依次布置在爐膛出口遮焰角的上方。中溫再熱器共有29片管屏，與58片管屏高溫再熱器直聯(lián)。中溫、高溫再熱器規(guī)格為D60mm×4mm，制造廠依據(jù)熱力計算按再熱器沿程壁溫的不同采用了5種不同材質的管子管材，中溫再熱器的材料為15Mo3、15CrMo、12Cr1MoV，高溫再熱器的材料為12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、SA213-T91。
梳形密封板(12Cr1MoV、δ4)的梳形部分與管子相焊，板的外側與支承結構的高頂板(12Cr1MoV、δ18)焊接，從而構成再熱器管屏支吊裝置，起到密封圖1改造前再熱器穿墻梳形板密封結構和支撐作用。梳形密封板與管子的T型接頭在制造廠內完成，梳形密封板與高頂板的搭接接頭在安裝現(xiàn)場完成，且都采用手工電弧焊焊接。
裂紋由管子外表面向內部擴展，裂紋向兩側的發(fā)展方向和梳形密封板與管子的馬鞍形連接焊縫走向一致;斷口的擴展區(qū)域占據(jù)了全部截面，擴展方向與結構方式產生的幾何應力相垂直。
裂紋斷口的微觀檢驗顯示：裂紋擴展區(qū)位于焊縫熱影響區(qū)粗晶過熱區(qū)內;裂紋沿過熱粗晶界面發(fā)展，裂紋內充滿腐蝕產物;裂紋由管子外壁向內壁擴展，具有二次裂紋，裂紋沿晶間發(fā)展;部分管子熱影響區(qū)有淬硬馬氏體組織，并存在焊縫熱影響區(qū)貫穿管壁現(xiàn)象。從微觀形貌上看，密封結構角焊縫存在的裂紋具有再熱裂紋和蠕變失效的特征。
密封結構焊縫開裂原因分析(1)梳形密封板的焊接質量差由于梳形密封板制作復雜，經過沖齒、折邊的梳形密封板變形較大，雖然采用火烤錘打方法，但在裝配過程中產生的累積誤差使對口間隙尺寸超差，最大處有5mm。由于間隙過大，手工電弧焊接時要較大的線能量，連接焊縫之間缺少相應的圓弧過渡，形成寬大而不規(guī)則的馬鞍形焊縫熱的影響區(qū)晶粒更加粗大。管屏未進行整體熱處理，殘留應力沒有消除，焊接熱影響區(qū)的淬硬組織未得到改善。經對割管進行宏觀檢查發(fā)現(xiàn)，密封焊接接頭普遍存在焊縫變寬和局部區(qū)域焊縫堆積的問題，甚至出現(xiàn)內壁被燒穿等焊接缺陷，說明制造單位采用了過大的焊接線能量。焊縫區(qū)晶粒粗大、熱影響區(qū)熱應變脆化、焊縫殘余應力較大，且有應力集中現(xiàn)象，抗高溫疲勞和抗蠕變性能的嚴重降低是導致焊縫產生延時沿晶裂紋的組織因素。
梳形密封板的改型將再熱器折邊式梳形密封板改為定位密封板(12Cr1MoV、δ8)，定位密封板加工時將一定長度和寬度的鋼板統(tǒng)一劃線后，根據(jù)再熱器管子直徑(D64mm)鉆通孔，然后再按照保護套管直徑(D68mm)加工出深度為3mm的沉孔。再熱器通過保護套管嵌入在定位密封板，保證了管子之間的節(jié)距，減少了管排的擺動。同時，這種焊接結構簡單、方便，使焊接質量得到進一步提高，避免了折邊式梳形密封板由于加工復雜而產生的偏差及裝配困難，從而防止密封焊縫焊接質量降低。
加裝保護套管加裝過渡段保護套管的目的：(1)套管的材質和其內部穿墻管的材質相同，以保證管子與保護套管的工作焊縫采用同種鋼焊接接頭，將異種鋼焊接接頭轉移到保護套管與定位密封板之間的聯(lián)系焊縫，提高了穿墻管工作焊縫的抗裂性;(2)保護套管壁厚比再熱器管薄，其規(guī)格為D68mm×3mm，降低其密封結構的剛性使焊接變形轉移到套管上，消除了形成幾何應力集中點，改善了穿墻管工作焊縫的受力情況。
施工中應注意的問題，到達工地的再熱器穿墻管除了進行100%光譜分析和100%外觀檢查外，還應對穿墻套裝管角焊縫進行100%的磁記憶檢驗，防止不合格(存在熔穿、應力集中異常等焊接缺陷)的管子被使用。
注意穿墻管在高頂板上的定位間距，管子在找正的過程中嚴禁使用火焰割具，以免火焰燒穿或割傷高頂板內側的再熱器管子。保證更換穿墻管前后的再熱器管排安裝標高一致，防止管排下滑與遮掩角水冷壁管排的間距變小，導致再熱器外圈管出現(xiàn)膨脹受阻的情形。截至2006年5月31日，2號鍋爐再熱器穿墻管經過了22961h和24762h的運行考驗，其密封結構角焊縫未見有開裂泄漏事故發(fā)生，以0.1元/(kWh)的發(fā)電效益計算，因磨損爆管而導致強迫停運1天所造成的替代動力損失為：25萬kWh×0.1元(kWh)-1×24h=60萬元/天因此，采取上述措施有效減少磨損爆管的次數(shù)，經濟效益非?？捎^。
中溫、高溫再熱器穿墻管密封結構的優(yōu)化改造在降低電站鍋爐重復性爆管次數(shù)和確保鍋爐安全經濟運行方面，具有明顯的商業(yè)經濟效益和綜合社會效益，同時對國內同類型鍋爐也具有較好的應用推廣價值。
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