河柴柴油机-加热器泄漏原因分析及对策，减少事故保障发电厂安全运行预热塞加热器电路b

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加热器是发电厂的主要辅助设备，加热器一旦发生故障，不仅影响发电厂的经济效益，而且往往直接威胁主机或其它设备的安全运行，甚至造成严重的设备损坏事故。加热器特别是高压加热系统故障发生频率高，在发电厂故障中排在锅炉爆管之后的第二位。统计资料显示，在各种给水加热器故障中，管道泄漏占的比例最大。水侧压力大于蒸汽侧压力，一旦管道系统发生泄漏，给水就会冲进壳体，造成蒸汽侧满水，水可能沿抽汽管道倒灌进汽轮机，造成汽轮机缸体变形、胀差改变，机组产生振动、动静摩擦、轴弯曲，甚至叶片断裂。由于加热器泄漏导致水流入汽轮机而引起的此类事故在国内外已多次发生。因此，分析加热器泄漏的原因，找出应对措施，将泄漏风险降到最低，尽可能减少泄漏具有重要意义。

1、加热器泄漏原因分析

U型管加热器内管泄漏主要分为管泄漏和端口泄漏（管子与管板间的胀接缝、焊点等处的泄漏）：

1.1管口泄漏的原因有：

1.1.1 过大的热应力

加热器在启动和停机过程中的升温速度和降温速度超过规定值，使高压加热器的管子和管板受到较大的热应力，使管子与管板联接的焊缝或胀接接头损坏，造成端口泄漏：在调峰时负荷变化过快或主机或加热器故障突然停炉加热器时，若汽侧供汽停止过快，或汽侧供汽停止后，水侧继续进入给水，由于管壁薄、收缩快，而管板厚、收缩慢，常常会造成管子与管板间的焊缝或胀接接头损坏，这就是为什么允许的降温速度只有1.7℃-2.0℃/min，远低于严格要求2℃-5℃/min的升温速度允许值的原因。

1.1.2管板变形

管子与管板相连，管板变形会造成管端口泄漏。高压管板水侧压力较高、温度较低，而蒸汽侧压力较低、温度较高，特别是内设疏水冷却段的，温差就更大，如果管板厚度不够，管板就会产生一定程度的变形，管板中心向低压高温的蒸汽侧凸起，而水侧则管板中心凹陷，当主机负荷发生变化时，高压蒸汽侧的压力和温度也随之变化。特别是当调峰幅度较大、调峰速度过快或负荷突变时，采用定速给水泵时水侧压力也会出现很大变化，甚至可能超过高压加热器给水的额定压力：这些变化都会造成管板变形，造成管端口泄漏或管板永久变形。如果高压加热器进汽阀发生内漏，主机运行过程中高压加热器停机，供水侧受热，容积压力升高，如果水侧无安全阀或安全阀失效，压力可能升得很高，也有可能造成管板变形，管板焊缝或胀接缝损坏。这就是为什么降温速率允许值仅为1.7℃-2.0℃/min，比升温速率允许值2℃-5℃/min更为严格。

1.1.3 封堵工艺不当

焊接封堵管道一般采用锥形塞。敲入锥形塞时，力度要适中；如果锤击力度过大，会使管孔变形，影响相邻管道与管板的连接，造成损伤，引起新的泄漏。焊接时，如果预热、焊缝位置、尺寸不适当，也会对相邻管道与管板的连接造成损伤。其它封堵管道方法，如胀管封堵、爆管封堵等，如果工艺不当，也会造成损伤，使相邻管道开口处发生泄漏。因此，应遵循严格的封堵管道工艺。

1.1.4 制造质量差

高压加热器管板采用合金钢制成，高压加热器管子材料为低碳钢，焊接前需要在管板上堆焊一层低碳钢，经常会因堆焊工艺不良而留下焊接缺陷。

1.2管道本身泄漏的原因

1.2.1 侵蚀

一个原因是当蒸汽流量较大，且蒸汽流中含有大直径水滴时，管子外壁受到汽水两相流的冲刷加热器预热塞，变薄，并在给水压力的作用下穿孔或鼓包。汽水两相流产生的主要原因有：一是过热蒸汽冷却段内部及其出口处的蒸汽达不到设计过热度要求；二是加热器疏水水位保持过低或无水位或疏水温度远高于设计值或疏​​水流动阻力大或抽汽压力突然降低等原因，都会使疏水闪蒸，当疏水进入下一级加热器时会携带蒸汽，对加热器管子造成冲刷损坏；三是当高压加热器中某一管屏蔽层损坏而发生泄漏时船舶物资，高压水会以很高的速度从泄漏处冲出，冲刷损坏相邻的管道或隔板；另一个原因是蒸汽或疏水的直接冲击。合理。运行中防冲刷板破裂或脱落，失去其防冲刷保护作用；防冲刷板面积不够大，水滴随高速气流运动，撞击在防冲刷板外侧的管束上；壳体与管束之间的距离太小，使入口处蒸汽流速很高。

1.2.2 管道振动

当给水温度过低或机组超负荷运转时，加热器管间蒸汽流量和速度超过设计值，弹性管束在壳程流体扰动力作用下将产生振动，当其频率与管束自振频率或其倍数重合时，就会引起管束共振，使振幅大大增加，使管子与管板连接处受到反复应力。

管束的损坏通常是受力引起的，振动对管束损坏的机理一般是：①由于振动，管子或管子与管板连接处的应力超过材料的疲劳持久极限，使管子疲劳断裂；②振动的管子在支撑隔板的管孔与隔板金属之间的摩擦使管壁变薄，最终导致破裂；③当振动幅值较大时加热器预热塞，跨中相邻管道之间会发生相互摩擦，使管道磨损或疲劳断裂。

1.2.3 管道进水端侵蚀

进水管端的冲蚀损伤仅发生在碳钢加热器中。它是冲蚀和腐蚀共同作用而产生的损伤过程。其机理是管壁金属表面形成的氧化膜被高度湍流的水流破坏并带走，金属材料不断流失，最终导致管道损坏。有时损伤可延伸到管端焊缝甚至管板：给水pH值低（小于9.6）、氧含量高（大于7μg/L）、温度低（小于260℃），湍流较大时容易发生冲蚀。

1.2.4 腐蚀

低压加热器管采用铜材质时，低压铜管常因泄漏严重而被迫更换。当pH值为8.5~8.8时，铜的腐蚀速度最低。碳钢要求pH值不低于9.5。影响碳钢管束腐蚀的主要因素有：氧含量及给水pH值：给水中溶解氧过高或pH值过低时，高压管内壁都会受到腐蚀。因此，给水中溶解氧浓度不应超过7pg/L，pH值应保持在9.3~9.6之间。如果壳侧有氧气(例如高压加热器放空管未投入或工作不正常，导致空气排放不彻底)，或停机时蒸汽侧疏水管排空不彻底)，都会在管束外壁造成氧腐蚀。铜沉积：会引起点蚀，形成点状凹坑。温度影响碳钢表面Fe3O4氧化膜的生成：一般认为在260℃%以上时，Fe3O4氧化膜比较稳定，低于此温度时，Fe3O4氧化膜的防护程度取决于给水的pH值等环境因素，当pH值大于9.6时是安全的。

1.2.5 超压爆管

造成高水侧压力高的因素有：第一，对于装有定速驱动水泵的系统，如果仅根据正常运行时的水压来确定加热器水侧的设计压力，则在启动过程中或低负荷运行过程中，由于锅炉给水调节阀开度较小，给水流量减少，给水泵出口压力升高，管束可能承受超过设计值的给水压力而造成爆管，这种情况常发生在熄火后。第二，当机组运行中高压加热器因故停机时，如果给水进、出口阀关闭不严，而进汽阀有泄漏，密封在加热器管侧的给水将受到泄漏蒸汽的加热，导致管束给水压力大幅度升高。

当高压水侧压力过高，而水侧又没有安装安全阀时，过大的压力会造成管道膨胀、变厚、破裂。

1.2.6 材料和工艺差

管材材质差、管壁厚薄不均、装配前的缺陷、膨胀节处膨胀过大、管外侧有划痕等都会在加热器遇到非正常工作状况时造成大量的管损，管壁薄是造成结构性泄漏的根本原因。

二、应对措施

2.1 泄漏发生后的处理措施

当发生泄漏时，给水压力降低，输送给锅炉的给水量也随之减少，因此，当发现加热器管道泄漏时，应立即停炉，以减少损坏管道的数量和损坏程度。

机组停机时，检查高压加热器是否有泄漏，并设法消除。如接口处有泄漏，应刮除

清除原有焊缝金属后再进行补焊，并进行适当的热处理，消除热应力：对于管道本身的泄漏，应先查明管束泄漏的形式和部位，选择适当的管道封堵工艺，对管道两端进行封堵。无论采用何种封堵工艺，为保证封堵质量，必须对封堵后的管道端部进行良好的处理，使管板及管孔圆整、光洁，与堵头有良好的接触面。如管子与管板连接处有裂纹或蚀损，必须清除端部原有的管材及焊缝金属，保证堵头与管板接触紧密。

2.2 预防措施

2.2.1 港口防漏措施

加热器制造时应有足够厚度的管板，良好的管孔加工、覆管、胀管和焊接技术，加热器的升温、降温速度不应超过规定，水侧必须有安全阀，防止超压，维修时必须采用正确的封管工艺。

2.2.2 管道泄漏预防措施

①防治侵蚀措施

限制壳程蒸汽或疏水的流速，防止疏水冷却段闪蒸；蒸汽冷却段出口蒸汽必须有足够的剩余过热度；防撞板必须安装牢固，面积足够，材质良好；保持壳程水位正常，严禁低水位或无水位运行。

②管道振动预防措施

在高压蒸汽侧安装蒸汽安全阀；限制壳侧蒸汽的流速或疏水；管道间距要足够大，一方面减少壳侧流速，另一方面减少管道间碰撞、摩擦造成损坏的可能性：限制管束自由段的长度(即跨度)。

③管道进水端防蚀措施

限制给水流量。当某排加热器停炉或大批加热器堵塞时船舶自动化设备维修，管内流量会明显增大，此时应让一部分给水旁路通过锅炉或降低机组负荷；控制给水含氧量小于7μg/L，控制给水pH值在9.2～9.6。

④防腐措施

选材时，机组应制成无铜系统，有利于整套装置的防腐和蒸汽结晶质量控制；应有完善的放空系统，管路连接一般不建议采用逐级串联方式，以防止压力较低的加热器内积聚不凝性气体；保证放空系统的正常运行。开机时应将水侧、汽侧空气排尽，水质合格；出厂前应做好防腐措施。为防止储运过程中腐蚀，通常采用氮气防止碳钢管加热器汽侧、水侧同时腐蚀，加热器停运时，视停运时间长短，通常采用注水或充汽，或采取充氮等防腐措施，并适当调节水侧除氧水的pH值，起保护作用。

⑤超压爆管预防措施

水侧应安装安全阀。

⑥因材质、工艺不良造成管道渗漏的预防措施

管壁厚度至少应为2.0mm，以提高抗冲刷能力，装配前每根管子都应进行探伤和水压试验检查；U型管应经过热处理，无目视缺陷；管板的管孔应保持一定的粗糙度、公差和同心度；管孔的倒角或圆角应光滑，无毛刺。

⑦预防管道堵塞

采取预防性封管措施。建议在封堵部分管子的同时，在管板上开设一定尺寸的旁通孔，以减少给水流量，减少腐蚀。此方法已在国内外多家电厂使用，并被证明能适当延长加热器寿命，减少泄漏次数。

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