郝云冯 胡玲玲

（1.湖北省电力建设第二工程公司 武汉 2.中南电力设计院 武汉）

一、前言

电站锅炉在运行中受到锅炉负荷、给水量、给水温度多种因素影响，汽包水位难免产生波动。对于1025t/h大型锅炉，更要保证其汽包水位在正常范围内，以避免满水事故或泡沫共腾现象的发生。因此，电站锅炉汽包一般设置有事故放水管，当出现汽包满水事故或泡沫共腾时，紧急排放汽包内存水，迅速稳定水位。在打开事故放水门后，大量饱和蒸汽通过放水管进入定期排污扩容器扩容降压后，蒸汽由定排扩容器顶部排汽管排入大气，水则从定排扩容器底部排污管排入地沟，定期排污扩容器的作用是降低噪声和保证安全。

二、断管前工况

1.断管位置

接管座断裂发生在汽包放水与定期排污扩容器的接管座连接处。断管前，机组负荷320 MW，主蒸汽压力18.2 MPa，主蒸汽流量1154.89 t/h，因汽包水位高，运行人员打开汽包事故放水门放水，放水过程中，定期排污扩容器管道接管座处爆管。

2.损坏情况

（1）汽包事故放水至定期排污扩容器管从接管座法兰后断裂，其支架及管道均产生严重扭曲和变形。

（2）汽机辅汽疏水母管疏水管至定期排污扩容器进口联箱管道断裂，并扭曲变形严重。

3.原因分析

（1）定期排污扩容器接管座处管道结构满足不了极端运行工况下的要求。汽包设计压力20.06 MPa，工作温度364℃，事故放水管规格为Φ133 mm×10 mm，材料20G，定期排污扩容器接管座处管道规格为Φ133 mm×6 mm，材料为20号钢，定期排污扩容器壁厚14 mm，材料20号钢，设计压力1 MPa。对定期排污扩容器接管座处管道壁厚校核。

计算参数P=20.06 MPa，t=364℃，管道规格Φ133 mm，材料20号钢。根据《火力发电厂汽水管道设计技术规定》进行壁厚计算，壁厚计算公式见式（1）。

式中Sm——支管最小壁厚，mm

D0——管子外径，取公称外径，mm，本例取133 mm

Y——温度对计算管子壁厚公式的修正系数，对于铁素体钢，482℃及以下时Y＝0.4

η——许用应力修正系数，对于无缝钢管η=1

a——腐蚀和磨损裕度，mm。对于高压加热器疏水管道，给水再循环管道，排污管道和工业水管道，腐蚀和磨损裕度可定为2mm

C——直管壁厚负偏差的附加值，mm，C=A×Sm，在此A取0.1

根据《火力发电厂汽水管道设计技术规定》查表得，20号钢在 t＝364 ℃时[σ]t=96 MPa；将以上数据代入式（1）计算得S=16.3 mm。而定期排污扩容器接管座处的设计壁厚仅为6 mm，远远小于运行工况壁厚要求。虽然当事故放水门打开后，系统有一个卸压减温的效果，定期排污扩容器接管座实际承受的温度＜364℃，压力＜20.06 MPa的校核值，但由于事故放水管的饱和蒸汽进入定期排污扩容器扩容降压后必然产生很大的反冲击力，所以定期排污扩容器接管座处这一区域所受的应力最集中，此处本应得到加强，但实际此处的管壁却最薄，材料且为普通的20号钢，所以满足不了系统运行的要求。

（2）管道支吊架安装不合理。锅炉汽包放水的时间短，管道得不到充分的暖管和排空、疏水，管道很容易受到水冲击，热应力大，造成管道振动大。放水管支吊架设计为恒力吊架，不能完全控制管道的振动，在放水管至定期排污扩容器接管座处容易产生微量疲劳裂纹。特别在锅炉汽包多次事故放水后，接管座处的振动疲劳裂纹加大，使接管座处的裂纹加大，最终导致放水管断裂，放水管断裂后，飞出的断裂管打断汽机辅汽疏水母管至定期排污扩容器的管道（管道规格为Φ76 mm×6 mm，材料20号钢）。

（3）定期排污扩容器接管座与定期排污扩容器的焊接强度不符合要求。检修人员拆开定期排污扩容器接管座，挖开定期排污扩容器的加强板后，发现接管座仅与加强板相焊接，未与定期排污扩容器壁焊接，焊接强度不足。

三、处理方案

（1）全面检查定期排污扩容器附近其他可能被蒸汽吹扫的管道和定期排污扩容器的各接管座，没有发现异常情况。

（2）对断裂和变形的两根管道予以更换，取消事故放水管进定期排污扩容器接管处的连接法兰，将接管座处Φ133 mm×6 mm，材料20钢的管道，更换为Φ133 mm×10 mm，材料20G的管道，并对更换部件的材料进行光谱检查，将事故放水管与接管座直接焊接连接，接管座与定期排污扩容器焊接牢固。焊接时采用氩弧焊打底，电焊盖面，并与加强板焊接。

（3）在事故放水管进定期排污扩容器接管座根部均布焊接4块三角形加强筋（δ=8 mm，200 mm×100 mm，材料 Q235），如图1所示。

图1 加强筋安装图

（4）将事故放水管支吊架从炉前至定期排污扩容器的水平管道部分由恒力吊架改为导向滑动支架，以限制管道的摆动，支架形式如图2所示。

（5）在事故放水管进定期排污扩容器之前的管道上增加一限位支架，如图3所示。

（6）对被蒸汽吹损的管道、容器保温进行修复处理。

（7）对其他几台锅炉的定期排污扩容器拆开保温检查，虽未发现裂纹，但还是在接管座根部定期排污扩容器上焊接Φ500 mm的加强板（δ=10 mm，材料 Q235），同时在接管座根部焊接加强筋，同时在机组大修过程中将接管座Φ133 mm×6 mm，材料20号钢的管道更换为Φ133 mm×10 mm，材料20G的管道。

图2 导向滑动支架图

图3 限位支架图

四、结论与建议

（1）加强管道与压力容器联结处的质量监督。压力容器为厂家设计制造，一般未考虑到管道的承压能力（定期排污扩容器壁厚14 mm，材料20号钢，设计压力1 MPa），而管道与压力容器联结处又为系统的最薄弱处，所以在高压管道与低压容器连接时应特别注意加强连接处部分强度校核，以满足整个系统的运行要求。

（2）加强管道和管道支吊架的检查工作。在日常的检修维护工作中应经常检查管道是否有振动现象，管道的支吊架是否有受损、膨胀受到限制的现象，发现隐患立即处理。

（3）加强部件的金属监督。对更换管道的材料进行光谱检查（事故放水管和定期排污扩容器接管座：Φ133 mm×10 mm，材料20G），所有焊接工作完成后，对所有焊接接头进行100%的自检，50%的专检，50%的超声波探伤，并有检验报告。