Page 86 - 理化检验-物理分册2022年第六期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202206018

超高压锅炉再热器集箱及疏水孔内壁裂纹形成原因

张赞赞,潘 智,陈 超,李勇军,林庆宇,覃健彬

( 广西壮族自治区特种设备检验研究院,南宁 530219 )

摘 要: 利用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电镜分析、 显微硬度测试及有限元模拟等方法, 对某
超高压锅炉再热器集箱及疏水孔内壁裂纹的形成原因进行研究。结果表明: 机组运行状态不稳定、
疏水管设置不合理导致再热器疏水回流是集箱内部产生裂纹的主要原因。最后提出了改进措施,
对保障机组的安全运行具有一定的指导意义。

关键词: 再热器集箱;疏水孔;裂纹热疲劳;有限元

中图分类号: TK228 ; TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 06-0070-05

Causesofcracksoninnerwallofheaderanddrainholeofreheater

of ultra-hi g hp ressureboiler

Q
ZHANGZanzan , PANZhi , CHENChao , LIYon gj un , LINQ in gy u , INJianbin

( Guan g xiS p ecialE q ui p mentIns p ectionandResearchInstitute , Nannin g530219 , China )

Abstract : Macrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , scannin gelectron microsco pyanal y sis ,

microhardnesstestandfiniteelementsimulationwereusedtostud ythecausesofcracksontheinnerwallofthe

headeranddrainholeofasu p erhi g hp ressureboilerreheater.Theresultsshowthatthemainreasonforthecracks

intheheaderwastheh y dro p hobicrefluxofthereheatercausedb y theunstableo p erationstateoftheunitandthe

unreasonablesettin gofthedrainp i p e.Finall y , im p rovementmeasureswerep ro p osed , whichhadcertaing uidin g

si g nificanceforensurin g thesafeo p erationoftheunit.

Ke y words : reheaterheader ; h y dro p hobicp ore ; crackthermalfati g ue ; finiteelement
随着科学技术的发展, 热疲劳裂纹导致火力发 占 40% 。可见承压类特种设备的疲劳失效是绝对
电机组承压部件损坏的现象已明显减少, 但在一些 不能忽视的 [ 1 ] 。关于锅炉再热器集箱及管道内壁裂
服役时间较长的机组中, 经常因锅炉再热器集箱等 纹的研究从未中断 [ 2-3 ] 。
关键承压部件结构不合理而产生裂纹。这些管道及 某型号为 XXX420 / 13.7-2 的超高压燃煤锅炉
其管座等关键承压部件在服役过程中处于高温、 高 的投产日期为 2004 年 10 月, 近年来已经作为局域
压等苛刻的环境中时, 会发生蠕变、 疲劳及蠕变 - 疲 网的调峰机组。其低温再热器出口集箱以及高温再

劳交互等现象, 若存在材料缺陷、 结构约束、 焊接缺 热器进、 出口集箱规格( 外径 × 壁厚) 为 419 mm×

陷、 工况不稳定等不良因素, 焊缝将会发生开裂, 甚 20mm , 材料为 12Cr1MoVG 钢, 低温再热器集箱出

至会出现爆裂事故, 造成人员伤亡和财产损失。据 口压力为 3.6MPa , 温度为 490 ℃ ; 高温再热器出口

统计, 在运行期间发生破坏事故的锅炉、 压力容器的 集箱压力为 3.45MPa , 温度为 540 ℃ 。在机组运行

承压部件中, 有近 90% 是由裂纹引起的, 而在由裂 69237h 后, 根据特种设备的相关法律、 法规要求,

纹引起的事故中, 由于疲劳失效产生的疲劳裂纹约 要进行锅炉定期内部检验。笔者对部分再热器集箱
及疏水管进行抽查, 发现部分疏水孔及集箱内壁表
面存在疑似裂纹缺陷, 随后扩大抽查范围, 发现部分
收稿日期: 2021-09-27
母管内壁表面存在相同类型的缺陷。为查明裂纹形
作者简介: 张赞赞( 1982- ), 男, 本科, 工程师, 主要从事热动设
备检验检测及金属材料失效分析工作 成的原因, 笔者对出现裂纹的部件进行了理化检验
以及有限元分析。
通信作者: 李勇军( 1977- ), 517899800@ qq .com
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