管式喷水减温器裂纹及其断裂原因分析.pdfVIP

管式喷水减温器裂纹及断裂原因分析 国家电力公司热工研究院 禁晖 【摘要】本文对管式喷水减温器裂纹及断裂原因从设计、工艺、结构、制造、应用等 方面进行了分析，并提出了相应整改措施与建议 【关键词】菅式喷水减温器裂纹及断裂 在我国国产及进口在役电站锅炉中，管式喷水减温器占有很大比例．这种型式的喷水 减温器发生裂纹及断裂事故比较普遍，据调查统计进口及国内几大锅炉制造厂制造的 此对于该种型式的喷水减温器常见事故原因进行统计分析便显得很育必要。 1．原理及常见事故分析 t 管式喷水减温器常见的主要有前苏联UK M．BT研制的文丘里管型、仿制文丘里管 型或普通单(双)管型。经对多个减温器事故发生后观察记录，喷头及喷水管主要裂纹一 般在焊缝热影响区、焊缝与母材交界处融台线、引弧及咬边、套筒简体、混合管等部位。 联在实用中，为了更可靠，使蒸发段长度Lzf一4m．使喉口处损失减少，△P=0．03～O．07Mpa， 在油气混炉、煤炉中安全运行多年，实践证明该结构是经得起考验的。 I．1变更了原设计条件 管式喷水减温器结构原设计喷水用的是自制冷凝水，因此水温就等于饱和蒸汽温度， 与过热蒸汽的温差较小。我国引进此种结构时，变更原设计条件为用给水喷水，加之部分 锅炉未投高压加热器。当用自制冷凝水喷水时，永温为260℃(中压)、320℃(高压)，与 蒸汽温差为80～200C，用给水喷水时，水温只有104℃、150℃(不投高压加热器)及220 差热应力，对减温器的裂纹及断裂是一个致命因素。 其次设计时设计受热面过多．造成喷水量增大，开启频繁，易引发疲劳裂纹。 1．2水室工艺结构不良 某电厂的管式喷水减温器结构为内套厚5ram．外套厚9mm．变截面过多，焊接处较 多，加上工艺结构欠佳．制造质量不良．内套与喷水接触产生温差交变在套管引起密集的 ．467． 环向裂纹。 1．3振动疲劳导致断裂 某厂4]0t／h炉二级减温器在运行中混合管断裂，减温水进水管被拉断，与集箱焊接的 固定支撑板被拉脱开，但水室管完好，喷嘴被蒸汽流冲向另一端，温度计套管被切断。经 检查混台管上的支撑板太长，支撑板与集箱内壁的间隙较大，因此蒸汽流高速冲击混台管 易产生剧烈震动，造成疲劳裂纹。 喷管的振动是卡门涡流造成的。根据日本日立公司提供有关资料表明，当卡门涡流的 激振频率f与喷管固有频率fh之比等或接近于I时，会产生共振，从而导致喷管断裂破坏。 而f／fn一0．75时．则可避开共振区，安全运行。 Fn=8．62[EIC(L3fw+0．002AL))1。 式中fn——喷管固有频率，klz E——喷嘴纵向弹性系数，kg／cm I——悬臂进水管环形断面的惯性矩，cm4 A——喷管的最大迎流面积，cm2 L--喷管总悬臂长度，cm w——喷水量，蝇 F=SrV／13(Hz) 式中sr一斯特劳哈尔数 v——蒸汽饶流速度，cm／s D喷管外径，cm 据日本日立公司的实验表明，sr值为雷诺数Re的函数，数值见表1。 Re=VD／v 式中v一蒸汽运动粘度，m2／s 表1Sr与Re的关系 l Sr 102 10， 10‘ 106 I Re O．14 0．18 0．19 0．3 J 日立公司提供的这一公式及∥f}l≤O．75不发生共振的条件，对各种结构均适用，该公 式经实践证明基本上是正确的。某电厂BK丑220t／h炉及其它～些电站锅炉均发生过单管 喷头断裂事故，均属于共振断裂。 1．4加工质量及焊接质量差 韩城发电厂柑炉99年9月大修时对再热器一级喷水减温器解体检查，乙侧喷嘴从集 箱内侧上表面断裂，喷嘴被蒸汽冲入集箱。经检查发现未按图纸搪工．混合管与水室、支 撑板与集箱、支撑板与混合管焊道未填满、咬边及有加工刀痕的应力集中区．故在运行中 开裂、脱落。 某电厂套筒混合管设计上用1