锅炉四管失效案例分析与处理 主编：刘宝林 杨占君 2015年06月

前言 从集团安全生产会议及西北所负责区域内的各省分子公司的安全生产会议上通报的情况分析，锅炉“四管”泄漏造成的非停事件依然较多，严重影响大唐火力发电厂的安全生产。

前言 为此，大唐西北电力试验研究所召集区域内部分发电厂金属技术监督专工和部分锅炉点检技术人员，对各发电厂“四管”泄漏事件进行技术研讨和经验交流，有针对性地进行分析和总结，从中汲取经验教训，为下一步更好地开展金属技术监督工作，最大限度地预防和降低“四管”爆管事故的发生，促进火力发电企业安全经济运行。

对 部分“四管”爆管泄漏事件的分析与总结 案例简述 某电厂2号锅炉冷灰斗下部西北侧拐角处水冷壁管泄漏初步分析原因是由于冷灰斗上部大块焦块或者因长期磨损致燃烧器喷口钝体脱落砸伤水冷壁或由于角部密封不严引起漏风导致受热面吹损导致泄漏；

案例简述 某电厂1号锅炉从左向右第41排第一列末级过热器爆管是由于错用钢材导致实际使用管材无法满足设计运行工况而最终发生泄漏。#2锅炉后烟井前墙自A侧向B侧第4根管从集箱根部断裂是由于管卡松动、结构性缺陷和焊接质量不良等综合因素导致的最终失效；

案例简述 某电厂11锅炉水冷壁管泄漏初步分析原因是由于火焰电视冷却风管前端存在腐蚀豁口，运行过程中压缩空气从豁口处喷射至其前端第一根直管上，致使该处附近的水冷壁管被吹损减薄而导致最终爆管；

案例简述 某电厂3号锅炉中温再热器对接焊缝开裂泄漏主要是由于焊接质量不良导致焊缝产生内凸和热影响区形成软化带，在二者共同作用下最终发生焊缝泄漏事件；

案例简述 某电厂1号锅炉顶棚过热器泄漏原因是由于原出厂鳍片密封焊接质量差，焊缝存在深度咬边造成应力集中，在运行过程中该处在应力作用下首先形成缺陷源并不断发展最终导致泄漏；

案例简述 某电厂1号锅炉左侧垂直段水冷壁管泄漏连续2次泄漏事件原因均为异物堵塞致使介质流量减少、管壁超温而最终引起水冷壁管泄漏；

案例简述 某电厂1号锅炉A侧第58屏第二根末级过热器爆管原因可能是由于下部弯管异物堵塞或氧化皮堆积堵塞致使介质流量减少、管壁超温而最终导致爆管。

案例简述 从以上几起爆管泄漏事件可以看出，失效事件主要是由于运行中受到外界损伤、错用材质、焊接质量不良、异物堵塞等原因造成的，所有的问题既有必然性，也有偶发性，既有可控可防的手段，也有不可预见的因素，既有可通过常规技术方法检查出来的问题，也有一般技术手段无法检查的隐形问题。

常见“四管”爆漏原因浅析 影响“四管”爆漏的原因很多，涉及到设计、制造、存放、安装、检修、运行、修理改造以及煤种、水质和管理等诸多环节。因此四管爆漏事件往往不是单一因素造成的，大多数都是多个因素同时存在并相互作用的结果。

水冷壁爆漏 电站锅炉引起水冷壁爆漏常见原因有：焊缝质量问题、膨胀受阻、管内壁腐蚀结垢、管外壁积灰高温腐蚀、磨损、循环不良、炉膛热强度偏高、吹灰器问题、材质问题等原因；

过热器爆漏 电站锅炉过热器爆漏的常见原因有：选材裕度不足、炉膛高度偏低、蒸汽流速偏低、结构布置欠妥、受热面积过大、焊接质量问题、材质问题、腐蚀（氧化皮）、磨损、膨胀拉裂、锅炉的变工况运行等原因；

再热器爆漏 电站锅炉再热器爆漏的常见原因有：烟气热偏差、选材裕度不足、结构欠妥、内壁腐蚀、焊接质量问题、材质问题、高压缸排汽参数高于设计值等原因；

电站锅炉省煤器爆漏的原因主要有：飞灰磨损、焊口质量问题、管材质量差、空预器局部积灰、材质问题等原因。

对预防和降低“四管”爆管事件的意见和建议

多专业全方位综合治理 除了锅炉和金属专业外，“四管”爆漏还涉及热工、燃运、化学、检修、生技、库管等多个专业或部门。这就需要多部门联合，多环节把控，共同采取切实有效的措施才能有效预防或减少“四管”爆漏事故的发生。

1加强锅炉设计、选型、改造前期的技术审查 组织相关技术人员参与在锅炉设计、选型、改造前期结合自身用途、特点以及当地水质、煤质等因素对锅炉选型与布局、关键部件材料的选择、燃烧方式的选择等相关的审查与技术论证工作。

2原材料的质量控制 加强安装前驻厂监造、安装前设备质量验收检验和原材料入库前验收检验阶段对“四管”原材料和焊接材料的质量控制，杜绝使用不合格的原材料和焊接材料。

3设备或原材料的保管 加强基建阶段待装设备、材料或备品备件的入库保管制度，避免因保管不善对设备、原材料及焊接材料造成损伤、存放失效或错收、错发。

加强制造阶段、安装阶段、换管期间的焊接工艺质量控制，有关技术人员应对焊接工艺评定报告及焊接作业指导书进行审查。 4加强焊接质量控制 加强制造阶段、安装阶段、换管期间的焊接工艺质量控制，有关技术人员应对焊接工艺评定报告及焊接作业指导书进行审查。

5严格控制锅炉制造、安装、运行阶段的清洁度 异物或氧化皮堆积等造成的受热面管失效事故在“四管”爆漏事故中占有相当高的比重，因此加强制造、安装、运行阶段的清洁度检查可以有效地降低“四管”爆漏事故的发生。

6充分利用检修期间加强对“四管”巡查和抽检 鼓励采用先进的工艺、方法、技术和设备，加强检修期间对“四管”的检查，各厂应结合本厂设备实际情况、运行状况、历史问题等要素有计划地合理安排抽检部位及项目。

7加强运行管理 运行期间强化运行管理，严禁超温运行，变工况运行下应有可靠的防止超温的技术措施，锅炉启停应严格按启停曲线进行，制定合理的吹灰措施，最大限度避免上述因素对“四管”造成损伤。

8加强煤、水品质的管理与管控 腐蚀、磨损也是造成“四管”爆漏的主要因素，良好的汽水品质和煤质对降低因腐蚀、磨损等造成的“四管”爆漏事故有着关键作用。

9加强管理 充分调动“四管”防磨防爆小组的作用，做好各个环节的预防监控措施，制定防磨防爆管理标准、工作标准、技术标准、事故预案，并建立超温记录以及分析台账，合理制定检修计划，对失效部件及时进行原因分析并做好预防措施。

结语 防止“四管”爆漏是一项需要长期经验积累、多部门协作配合管理的工作，前车不忘，后车之师，大家应认真学习《中国大唐集团公司防止火电厂锅炉四管泄漏管理办法》，切实落实管理办法中的相关规定与要求，全过程全方位认真做好金属技术监督工作，最大限度地预防或减少“四管”爆漏事故的发生。另外充分应用、开发新技术和创新管理机制也是非常重要的手段。

案例一 锅炉结焦造成水冷壁泄漏事件 某电厂300MW机组，哈尔滨锅炉厂制造的HG-1025/17.5-YM型号锅炉，于2015年01月13日08:50，2号机炉负荷300MW，主蒸汽压力16.43MPa，设备部点检发现#2炉6.3m西侧人孔门内有明显的水汽呲呲声，且人孔门下方有水滴出。10:25机组负荷降至240MW，主蒸汽压力减至12.27MPa，微开人孔门，发现人孔门下方水冷壁管有水汽泄漏。经与电网调度联系同意，2号机组于13日22:47与电网解列。 14日下午进入炉内检查发现2号炉冷灰斗下部西北侧拐角处水冷壁管发生泄漏，检查结果见图1：

图1 2号炉冷灰斗下部西北侧拐角处水冷壁泄漏区域总视图 图1 2号炉冷灰斗下部西北侧拐角处水冷壁泄漏区域总视图  

图2 各泄漏管道相互影响关系

处理 更换5根损伤管道，密封鳍片恢复。

事件原因分析 由于冷灰斗上部大块焦块或者因长期磨损致燃烧器喷口钝体脱落砸伤水冷壁；还有可能是由于角部密封不严引起漏风导致受热面吹损导致泄漏。

暴露问题 1. 2号炉燃烧存在结大焦块现象。 2. 检修期间燃烧器检查不到位。

防范措施 加强停炉期间冷灰斗区域水冷壁弯头部位管排检查。 优化燃烧，按时定期检查观火孔有无大焦块生成，防止大焦砸伤水冷壁。 在机组检修期间加强燃烧器的检查和修理，防止附件高空坠落砸伤水冷壁；加强受热面角部密封的检查和修复，防止漏风导致吹损管子导致泄漏。

案例二： 错用材质引起锅炉末级过热器爆管泄漏分析 图1 41排管子爆口照片

原因分析 经检查确认，此管道（末过第41排管）为2013年07月13日2号机组大修时过热器割管取样后更换的管子。经光谱分析鉴定该管子材质为碳钢（20G），与设计材质不符。该末级过热器管子设计材质为SA213—T91，规格Φ56×6mm。 经调查分析，此段割管换取管道在2号机组A修期间由金属专工到物资管理部在没有进行光谱分析和逐级核对确认情况下，凭借经验和基建时备用管件上所做的记录，确认更换管件材质（该管子与末级过管子壁厚、直径一致）。 后虽经检修负责人、点检、金属专工及监理人员共同确认标识、点检、金属专工及监理人员监督下进行焊接、热处理、超声波检测及水压试验等工序均未发现异常。 判断在2013年A修期间过热器割管取样后误将碳钢当作合金钢P91错用至末级过热器，经较短时间运行发生爆管泄漏。

暴露出的问题 1 该厂没有购买比较先进的直读光谱仪，看光谱镜也不能正常使用。没有仪器设备，也未采取有效鉴定方式和办法，致使错用钢材。 1 该厂没有购买比较先进的直读光谱仪，看光谱镜也不能正常使用。没有仪器设备，也未采取有效鉴定方式和办法，致使错用钢材。 2 有关领导重视不足，监督人员技术监督重要性宣传不足。

措施 1 将库存备品进行全面整理和光谱确认，做好永久性标识及编号，建立详细的备品台账。严格按照《火力发电厂金属技术监督规程》（DL/T 438—2009）要求整理受监金属管材台账和记录，复检、补捡并完善质量保证书和原始资料台账。 2 购置直读光谱仪是重要的监督保障手段，在没有仪器设备情况下采用委托试验的办法，完善并执行备品备件制度。

案例三：制造质量不良导致炉后烟井前墙上部管座泄漏分析 图1 管子从集箱根部断裂照片

原因分析 1 经检查后烟井前墙A侧向B侧第4根管与集箱管座断裂口，发现联箱管座开孔与插管座的中心不同心，在运行中易产生冲刷，使联接处管壁变薄，强度降低。

原因分析 2 由于联箱与管座接口方式为插入式非全焊透结构，且在制造时管座与联箱管孔接触面不完全啮合，导致接管座垂直度存在偏差，运行产生应力集中。

原因分析 3 联箱管座在制造焊接过程中焊接质量不良，管座侧焊缝边缘有断续性未熔合缺陷。

原因分析 4 后烟井前墙管材质为20G，管排固定卡为1Cr18Ni9Ti不锈钢材质，连接螺栓规格为M12（材质为1Cr18Ni9Ti），连接方式为两侧7根管排一组，中间为6根管排一组。运行中此处排烟温度约为630℃～770℃，由于两种材质不同，膨胀系数相差较大，运行中管卡松动，起不到固定的作用。

原因分析 运行中该处管排在随负荷、温度及烟气流场发生变化时振动加大，在长期振动后管座根部发生疲劳损伤，加之前3项缺陷，因此在升负荷过程中由于压力升高造成断裂，是此次事件的主要原因。

原因分析 此管子泄漏后摆动并且弯曲，蒸汽冲刷使得后烟井前墙A侧向B侧第4根管断裂后随振动对旁边第3、5、6、7、8、11、12根管造成损伤，断裂管口最终搭在低温过热器自A侧向B侧第6排与第7排中间，从而导致对第6排低温过热器管第1、2、3根管子损伤。

原因分析 5机组停运时，锅炉防磨防爆检查时未对此区域的管路进行详细检查，未及时发现管卡由于管卡与管材膨胀率不一致导致松动并安排处理，是导致事件扩大的直接原因。

锅炉监造不到位,制造质量导致管子断裂泄漏。 管座焊接方式及存在问题未及时发现，检查工作不细致，存在死角、盲点。 暴露出的问题 锅炉监造不到位,制造质量导致管子断裂泄漏。 管座焊接方式及存在问题未及时发现，检查工作不细致，存在死角、盲点。

案例四 压缩空气带水引起锅炉水冷壁漏泄事件分析 案例四 压缩空气带水引起锅炉水冷壁漏泄事件分析 图1 泄漏处图片

原因分析 泄漏部位无大力拉裂迹象，暴口纵向约50mm，宽度约20mm左右，暴口部位减薄明显。火焰电视冷却风管前端有腐蚀豁口，压缩空气从豁口处喷射至其前端第一根直管上，导致此水冷壁管吹损减薄，在内压作用下，突然爆开，爆开后的汽水混合物斜向上吹损其余三根管道。

原因分析 火焰电视套管豁口是由于定期工作不到位，未及时疏尽积水，长期腐蚀造成，腐蚀以后形成豁口，压缩空气气流冲刷水冷壁造成吹损爆管。

暴露问题 1 11号炉A级检修期间未对火焰电视冷却风管进行检查，没有及时发现吹损现象，导致锅炉启动后发生水冷壁管子吹损爆管。

暴露问题 2 日常定期工作不到位，火焰电视冷却风未及时疏水，对死角处设备系统没有进行统计分析，对火焰电视冷却风管未进行检查。

3 给水管路排空管路设计未考虑周全，内部余水放不干净，导致管子结冰。 暴露问题 3 给水管路排空管路设计未考虑周全，内部余水放不干净，导致管子结冰。

防范措施 1利用大小修时间对受热面进行分片细致检查，不让检查留死角。

防范措施 2建立健全锅炉四管及炉外管道检查记录表格，做到各管检查部位固定。监测数据准确，每次大小修时对比管径、磨损等数值，必要时画出变化曲线，掌握规律，及时处理和发现问题。

防范措施 3检修中对其他炉子火焰电视冷却风管进行检查加固，如有问题及时更换，加强定期工作监督，对火焰电视气体油水分离器加强维护，及时放水。

防范措施 5.4 锅炉停炉时期对给水管路排空进行优化，加强保温，防止管子积水和结冰事件出现。

案例五 炉内异种钢接头失效导致中温再热器泄漏分析 案例五 炉内异种钢接头失效导致中温再热器泄漏分析 图1 泄露焊口形貌

原因分析 1.材质分析 2.对接焊缝显微硬度分析 3.显微组织分析

原因分析 中温再热器管A→B第4屏夹持管下部异种钢对接焊缝TP347侧的周向开裂，是由于焊接参数不规范在焊缝两侧熔合线均存在明显的碳元素迁移现象，并形成偏析组织，晶间裂纹由熔合线萌发并向母材扩展，裂纹源位于熔合线处，进而形成1mm的软化带。

原因分析 在拉应力和剪切应力共同作用下，主裂纹从焊接接头最薄弱处（TP347侧熔合线）及应力集中最高区（焊缝根部熔合线处）萌生并沿着软化带向外壁扩展，而对接焊缝区域局部壁温高于母材这一现象及运行工况存在的偏差会增加主裂纹的扩展速度，最终形成穿透型韧性裂纹，导致该焊缝泄露失效。

建议 1.检查 2.换管 3.换短管

案例六 鳍片焊缝咬边引起锅炉顶棚过热器泄漏分析 案例六 鳍片焊缝咬边引起锅炉顶棚过热器泄漏分析 图1：泄漏后吹损分析

原因分析 顶棚过热器从B侧向A侧数第五根管道原出厂鳍片密封焊接质量差，焊缝存在深度咬边，伤及顶棚过热器管子，使管子壁厚减薄强度下降（如图1所示），长时间运行后泄漏，泄漏后吹损第六根管道，如图2中2点，由2吹损3，再由3吹损4，最终由第六根吹损壁式再热器管道。

暴露问题 1 对制造厂出厂锅炉四管焊缝尤其是鳍片和管子之间的焊缝重视程度和验收力度不够，是造成主要本次故障主要原因之一。 2在机组检修中，检查不到位造成顶棚管带伤运行，需在以后检修中加强检查力度，确保类似问题不再发生。

预防措施 1检修中，加强对炉内、外侧所用鳍片焊缝的检查，针对发现的问题，制定专项治理措施，严格落实焊接工艺，加强检查、验收工作，避免隐形缺陷存在。 5.2对泄露及吹损超标管段进行更换，更换时严格执行焊接工艺要求；

案例七 异物堵塞造成超临界锅炉水冷壁两次泄漏 1.试验分析 2.处理对策

谢谢！ 刘宝林