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1、某600MW超临界机组主蒸汽取样管开裂原因分析与处理开滦协鑫发电有限公司河北唐山市063100摘要：本文针对某火电厂600MW超临界机组蒸汽取样管多次开裂、泄漏问题，通过现场勘查、分析和管系应力及支吊架计算，分析评估了管系的应力水平和管道开裂、泄漏的主要原因，提出了相应的处理措施，处理措施效果良好，对此类管道支吊架的设置与安装具有重要的参考价值。关键词：管道；开裂；应力前言国内火电厂锅炉范围内的吹灰、蒸汽取样、压力测量、疏水、放气等管道一般都是由锅炉厂提供安装示意图，由电建公司现场自行设计安装，缺少相应的设计图纸，所以在安装、检修中，管道的管线布置、支吊架的配置常常存在很大的人为性。其存在的问
2、题往往容易被人们忽视，认为这些管道的安全问题不是那么重要。然而，这些管道的压力和温度都比较高，且绝大部分布置在锅炉平台、走廊附近，一旦开裂、泄漏，同样可能发生机组迫停，造成很大的经济损失，甚至发生人身伤亡事故。因此，应对这类管道的安全运行予以重视。某电厂一期2X600MW超临界机组的锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司生产，于2010年相继移交生产运行。机组投运后，主蒸汽、高温再热蒸汽管道蒸汽取样管多次发生开裂、泄漏事故，影响了机组的安全运行，造成了一定的经济损失。2014年2月，在2号机组正常运行中，发现主蒸汽管道蒸汽取样管开裂、泄漏，造成2号机组被迫停机修复。2管道及支吊架布置情况该型号锅炉
3、主蒸汽管道共有1条蒸汽取样管、2条远端压力测量管、2条就地压力表管道，这里我们取多次发生开裂、泄漏的2号炉蒸汽取样管进行分析。蒸汽取样管从主蒸汽管道上方接管座引出，管道布置如图1所示，开裂泄漏位置在接管座大小头及手动阀前焊缝处。由于该管道多次发生泄漏，且位于主要通道附近，为了避免发生人身伤害，电厂相关部门特意在保温层外制作了一层2mm厚的钢板保护壳。该管道的规格为32x9，管道材质为A335T92,介质温度为605C，介质压力27.46MPa。图1a主蒸汽管道蒸汽取样管照片图1b主蒸汽取样管立体布置图管系应力计算分析根据该放气管道及支吊架的现场布置情况和设计参数，对该管道的管系应力进行计算分析
4、，应力计算使用CAESARII5.3软件，计算结果见图2及表1。图2主汽管道蒸汽取样管应力计算结果由图2可以看出，在原来的管线布置和支吊架配置情况下，从接管出口到固定支架段绝大部分为红色，表示其一、二次应力均超过了材料的允许值。表1主蒸汽取样管最大应力计算结果（改造前）应力分最大应力计算应力许用值计算值/许用值位置类值（MPa）（MPa）（%）管道最大应力点八、128.781680.2286.93208.36148.1806.4o72.6886.9383.6接管座大小头1o21680.22208.36806.4o102.5986.93118.0阀门前焊口1o2517.29194.10266.5
5、由表1整个管道的最大的一次应力为允许值的1.2倍，位置在图1b的S1处。整个管道的最大二次应力点在接管座大小头处（图1b的S2位置），最大二次应力值为1680.22MPa，允许值为208.36Mpa,二次应力超标8倍。手动阀前焊缝处一次应力略有超标，二次则大大超过允许值（约2.7倍）。3.泄漏原因分析蒸汽取样管道从主蒸汽管道引出，引出点前的主蒸汽管道支吊架三向热位移分别（X:-37,Y:-130,Z:91），引出点后支吊架的三向热位移分别为（X:0，Y:-167,Z:113）。此段主蒸汽管道热位移向炉前和向上的热位移量很大，取样管上却使用了固定支架，使管道的热位移受到严重限制，造成二次应力严重
6、超标。加装钢板保护壳增加了管道自重,造成一次应力超标。基于上述的计算与分析，主蒸汽取样管道的开裂、泄漏主要是因为管系二次应力严重超标造成的，而固定支架的管卡约束是管系二次应力超标的原因。3 处理措施为了降低管道的一次、二次应力，需要对管道布置和支吊架配置重新进行优化改造设计。经反复验算和优化设计，采取了如下的处理措施：将原有1号固定支架的U型管卡拆除，改为恒力弹簧吊架。优化设计后的管系最大应力计算结果见表2。表2主蒸汽取样管最大应力计算结果（改造后）位置应力分类最大应力计算值（MPa）应力许用值（MPa）计算值/许用值（%）最大应力点o129.2486.9333.6o2112.43258.47
7、43.5接管座大小头o128.2486.9332.5o210.62252.804.2阀门前焊口o127.6386.9331.8o22.10253.418.72.由表2可知，优化设计后的管系最大一次为允许值的33.6%，位置在图1b的S3处；最大二次应力为允许值的43.5%，位置在图1的S4处。优化后管系的一次、二次应力均合格，可以按照此种方案对该管道及支吊架进行改造。4 结论1）主蒸汽取样管的开裂、泄漏主要是因为管系二次应力严重超标造成的，而管卡约束是管系二次应力超标的原因。1 ）针对取样管道二次应力严重超标的问题，经反复优化验算后，提出了相应的降低管系应力处理措施。处理措施实施后，经机组多次启停和长期的运行后，取样管道没有再发生开裂、泄漏问题，这说明取样管道开裂、泄漏问题的原因分析和提出的处理措施是正确、有效的。2 ）电厂对于取样、疏水、放气等小口径管道的管线布置和支吊架的配置，应充分考虑管道的热膨胀问题，以免管道受到较大的约束而发生开裂、泄漏问题。1 参考文献火力发电厂汽水管道应力计算技术规程DL/T5366-2006，中国电力出版社.火力发电厂汽水管道设计技术规定DL/T5054-1996，中国电力出版社安付立某330MW流化床锅炉屏过出口集箱连接管放气管道开裂原因分析与处理理化检验（物理分册）.2012作者简介：何向南、锅炉点检、福建大唐国际宁德发电有限责任公司设备部
