再热蒸汽母管泄漏事故分析及处理

1、再热蒸汽母管泄漏事故分析及处理 广东沙角A电厂一期3台200 MW机组，其再热蒸汽压力为2.2 MPa，出口温度540，流量573 t/h。在机组运行过程中，再热蒸汽母管曾多次发生泄漏，严重影响机组的安全运行。因此，分析其泄漏原因，并提出相应的预防及改善措施，对保证机组安全、稳定运行意义重大。 1 母管检查状况 炉顶再热蒸汽安全门及平衡小管布置如图1所示。平衡小管出口标高46 m，管座规格为?2×4.5；安全门连通管规格为?59×14(管座)、?33×13(管)，材料12Cr1MoV；母管规格为?08×18，材质10CrMo910。 图1 再热蒸汽母管标

2、高46m疏水管布置 A2号高温再热蒸汽母管位于平衡小低端管座下方(标高46 m)曾发生2次泄露事故，第1次是在甲侧平衡小管低端管座下方约100 mm处，泄漏点为一36 mm长的周向裂痕；第2次是在乙侧平衡小管低端管下方约130 mm处，泄漏点是一42 mm长的周向裂痕。对该两管段作UT，发现裂痕较多，且都分布在平衡小管座的正下方，裂痕大致平行，周向长度最大为60 mm。 针对A2号炉再热蒸汽母管泄漏事故，利用机组大修机会分别对A3号机组和A1号机组的再热母管平衡小管低端管座及四周母材(标高46 m)、电动主汽门前后疏水管管座及四周母材、导汽管管座及四周母材等进行了探伤检查，检查结果除再热母管发

3、现裂痕外，其余部件未发现裂痕；两台炉的再热母管的裂痕数量均较A2号炉的少，且扩大深度也浅(5 mm深)；而甲、乙两侧裂痕数不同，甲侧显然多于乙侧，扩大深度也稍高于乙侧。 2 裂痕性质 对A2号炉高温再热蒸汽母管第2次泄漏管段进行取样分析，试验分析结果如下： (1) 裂痕属热疲惫裂痕，见图2、图3。机组运行中，因工况突然变化，平衡管中的饱和水回流，使再热蒸汽管道内壁的温度突然降低，产生大的热应力； (2) 随饱和水回流次数增加，管道内逐渐萌生裂痕和裂痕增大； (3) 对疲惫裂痕扩大寿命和疲惫裂痕萌生寿命分别估算，得出总疲惫寿命约为5 000周次。 3 裂痕形成的原因 A2号炉乙侧再热蒸汽母管中裂

4、痕带长278 mm，宽36 mm，由此可肯定饱和水量较大，否则不可能形成如此宽的裂痕带。按再热母管约5 000周次的疲惫寿命计算，以平衡小管每排1次饱和水到再热蒸汽母管管壁上而引起母管发生疲惫为1周次，则A2号炉乙侧平衡管从投产至今约15 h向母管排1次饱和水，使母管产生1次热疲惫。显然，在机组运行中，这种状况很难出现，因为平衡小管管内有蒸汽流动，即平衡小管内不断有热量补充，管内蒸汽就很难形成饱和水。因此，饱和水应在平衡管受到冷却(保温不好)及机组启停时产生。综合分析认为裂痕的形成与以下因素有关。 图2 纵向剖面裂痕形态 略 图3 再热母管内壁裂痕形貌 (1) 安全门连通管的布置 表1为安全门

5、连通管数据。如图1及表1所示，安全门连通管从再热母管引出后，需经5，6个弯头，约20 m的长度才到再热安全门；由于连通管中平衡小管长度较长、管径小及弯头数多，使连通管内的蒸汽流动不畅，在安全门关闭时，该连通管即相对成为死管；在机组启停时，如此长的管段其管内蒸汽极易受到管壁的冷却而形成饱和水；连通管越长，则热损失越大，越容易形成饱和水，而且形成饱和水量也就越多，由于A2号炉连通管比A1号炉的长，因此，A2号炉再热母管先发生泄漏。 (2) 接头型式 原制定平衡小管与蒸汽母管的进出口接头型式为直插式，无套管。从管内壁水印可看出，平衡小管中的饱和水沿着母管开口侧的内壁往下流；在进口侧该种接头形式不易在

6、接头四周形成积水，因而不易产生疲惫裂痕；而在出口侧，由于母管内壁温度远高于饱和水的温度，平衡小管内的积水在流到母管时受到加热汽化，但同时母管受到水的冷却而产生热疲惫。 (3) 平衡小管长度及弯头数量 平衡小管长度增加，则流阻增大，热损失也大，管内易积水；同样的，弯头数增多，流阻增大，热损失也大，也容易产生积水。 表2为平衡小管的有关数据统计。从表中可知，A2号炉平衡小管无论是弯头数还是长度均比A1号炉多，这也是A2号炉再热母管先发生泄漏的原因。 (4) 平衡小管的保温 现场检查发现，A1，2，3号炉再热蒸汽平衡小管外层铝皮及保温石棉部分脱落，保温石棉不够厚、也不够严密(部分管段已有锈蚀现象)，

7、这些都造成管子保温效果差，从而使管内产生积水。 (5) 机组启停次数及运行时间 随着启停次数及运行时间的增加，则热疲惫周次增加，裂痕扩大加快。 4 改善措施及效果 依据裂痕形成原因的分析结果，采用了相应的改善措施。除机组启停次数难以控制以外，主要措施包括： (1) 减少管子长度和管子弯头数量。对原平衡小管布置方式进行重新制定，弯头数量减少到3个，长度变为30 m。 (2) 改变保温方式。用硅酸铝替代原来的石棉作为保温，并设两层保温。 (3) 改善再热蒸汽母管侧的接头方式。管座加一套管，并伸进母管内约10 mm，避免管内可能产生的疏水直接流到母管内表面。 经过多年的运行施行，实施改善后的效果非常显然。对原产生裂痕的部位及母管下弯头进行多次探伤检查，均未发现裂痕等缺陷信号，有效地提升了机组设备运行的安全性及可靠性。 5 结 论 (1) 再热蒸汽母管泄漏的根本原因是热疲惫裂痕所致。 (2) 安全门连通管的结构布置不合理，以及平衡小管与蒸汽母管的进出口接头型式不当，是再热蒸汽母管产生裂痕的直接原因。平衡小管长度过长、弯头数量过多以及保温效果差，是造成母管