廣東沙角A電廠一期3臺(tái)200 MW機(jī)組，其再熱蒸汽壓力為2.2 MPa，出口溫度540℃，流量573 t/h。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，再熱蒸汽母管曾多次發(fā)生泄漏，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，分析其泄漏原因，并提出相應(yīng)的預(yù)防及改進(jìn)措施，對(duì)保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

1 母管檢查情況

　　爐頂再熱蒸汽安全門(mén)及平衡小管布置如圖1所示。平衡小管出口標(biāo)高46 m，管座規(guī)格為?2×4.5；安全門(mén)連通管規(guī)格為?59×14(管座)、?33×13(管)，材料12Cr1MoV；母管規(guī)格為?08×18，材質(zhì)10CrMo910。

　　圖1 再熱蒸汽母管標(biāo)高46m疏水管布置

　　A2號(hào)高溫再熱蒸汽母管位于平衡小低端管座下方(標(biāo)高46 m)曾發(fā)生2次泄露事故，第1次是在甲側(cè)平衡小管低端管座下方約100 mm處，泄漏點(diǎn)為一36 mm長(zhǎng)的周向裂紋；第2次是在乙側(cè)平衡小管低端管下方約130 mm處，泄漏點(diǎn)是一42 mm長(zhǎng)的周向裂紋。對(duì)該兩管段作UT，發(fā)現(xiàn)裂紋較多，且都分布在平衡小管座的正下方，裂紋大致平行，周向長(zhǎng)度最大為60 mm。

　　針對(duì)A2號(hào)爐再熱蒸汽母管泄漏事故，利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)分別對(duì)A3號(hào)機(jī)組和A1號(hào)機(jī)組的再熱母管平衡小管低端管座及附近母材(標(biāo)高46 m)、電動(dòng)主汽門(mén)前后疏水管管座及附近母材、導(dǎo)汽管管座及附近母材等進(jìn)行了探傷檢查，檢查結(jié)果除再熱母管發(fā)現(xiàn)裂紋外，其余部件未發(fā)現(xiàn)裂紋；兩臺(tái)爐的再熱母管的裂紋數(shù)量均較A2號(hào)爐的少，且擴(kuò)展深度也淺(5 mm深)；而甲、乙兩側(cè)裂紋數(shù)不同，甲側(cè)明顯多于乙側(cè)，擴(kuò)展深度也稍高于乙側(cè)。

2 裂紋性質(zhì)

　　對(duì)A2號(hào)爐高溫再熱蒸汽母管第2次泄漏管段進(jìn)行取樣分析，試驗(yàn)分析結(jié)果如下：

　　(1) 裂紋屬熱疲勞裂紋，見(jiàn)圖2、圖3。機(jī)組運(yùn)行中，因工況突然變化，平衡管中的飽和水回流，使再熱蒸汽管道內(nèi)壁的溫度驟然降低，產(chǎn)生大的熱應(yīng)力；

　　(2) 隨飽和水回流次數(shù)增加，管道內(nèi)逐漸萌生裂紋和裂紋增大；

　　(3) 對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命和疲勞裂紋萌生壽命分別估算，得出總疲勞壽命約為5 000周次。

3 裂紋形成的原因

　　A2號(hào)爐乙側(cè)再熱蒸汽母管中裂紋帶長(zhǎng)278 mm，寬36 mm，由此可斷定飽和水量較大，否則不可能形成如此寬的裂紋帶。按再熱母管約5 000周次的疲勞壽命計(jì)算，以平衡小管每排1次飽和水到再熱蒸汽母管管壁上而引起母管發(fā)生疲勞為1周次，則A2號(hào)爐乙側(cè)平衡管從投產(chǎn)至今約15 h向母管排1次飽和水，使母管產(chǎn)生1次熱疲勞。顯然，在機(jī)組運(yùn)行中，這種情況很難出現(xiàn)，因?yàn)槠胶庑」芄軆?nèi)有蒸汽流動(dòng)，即平衡小管內(nèi)不斷有熱量補(bǔ)充，管內(nèi)蒸汽就很難形成飽和水。因此，飽和水應(yīng)在平衡管受到冷卻(保溫不好)及機(jī)組啟停時(shí)產(chǎn)生。綜合分析認(rèn)為裂紋的形成與下列因素有關(guān)。

　　圖2 縱向剖面裂紋形態(tài) （略）

　　圖3 再熱母管內(nèi)壁裂紋形貌

　　(1) 安全門(mén)連通管的布置

　　表1為安全門(mén)連通管數(shù)據(jù)。如圖1及表1所示，安全門(mén)連通管從再熱母管引出后，需經(jīng)5，6個(gè)彎頭，約20 m的長(zhǎng)度才到再熱安全門(mén)；由于連通管中平衡小管長(zhǎng)度較長(zhǎng)、管徑小及彎頭數(shù)多，使連通管內(nèi)的蒸汽流動(dòng)不暢，在安全門(mén)關(guān)閉時(shí)，該連通管即相對(duì)成為死管；在機(jī)組啟停時(shí)，如此長(zhǎng)的管段其管內(nèi)蒸汽極易受到管壁的冷卻而形成飽和水；連通管越長(zhǎng)，則熱損失越大，越容易形成飽和水，而且形成飽和水量也就越多，由于A2號(hào)爐連通管比A1號(hào)爐的長(zhǎng)，因此，A2號(hào)爐再熱母管先發(fā)生泄漏。