修订1000MW机组锅炉T23水冷壁管检修 标准的意义是什么？

近日，由国家能源集团江苏公司负责的《1000MW机组锅炉过渡段T23水冷壁管检修导则》（T/JSEPA 004—2022）团体标准通过江苏省电力行业协会审核并正式发布，填补了电力行业T23水冷壁管检修标准体系的空白。

一、T23水冷壁管是什么

1993年，T23（7CrWVMoNb9-6）钢材（详见图1）首次运用到电站锅炉的过热器中，90年代以后，在日本和欧洲，一些亚临界，超临界，超超临界发电锅炉设备上也逐渐使用T23钢材。目前，T23钢材广泛应用于超（超）临界锅炉的水冷壁，温度不超过580℃的大型火电站锅炉的过热器，再热器，预热锅炉等。

水冷壁分布于锅炉炉膛四周，是超超临界机组中非常重要的组成部分。水冷壁通过吸收炉膛中散发的热量，降低炉墙温度，从而起到保护炉墙的作用。目前，膜式水冷壁是世界上正在运行的超临界和超超临界机组锅炉水冷壁最常用的形式（详见图2）。

膜式水冷壁管屏是将钢管和鳍片间隔排列，通过焊接方法将正反双面多条焊缝同时、连续成形以生产一定宽度的管屏单元，将两片或多片单元通过拼接制成膜式水冷壁管屏。膜式水冷壁有两种类型，一种是光管之间焊鳍片形成；另一种是由轧制成型的鳍片管焊成。

二、为什么要制定T23水冷壁管检修标准

锅炉机组是火电厂基础的能源设备，是最容易发生故障的设备之一。锅炉机组故障引起的非计划停运时间占非停总时间的52%，其中炉内四管（过热器管、再热器管、水冷壁管、省煤气管）（详见图3）引起的非停事故占79%，而炉内四管事故主要是水冷壁管失效引起的事故，给国家和企业带来了安全问题和经济损失。因此，科学有效地组织水冷壁管检修，可以减少锅炉机组非停事件的产生，对减少锅炉机组发生安全事故有重大的意义，同时也是保障锅炉机组安全运行的重要手段。

在锅炉机组的正常运行过程中，水冷壁管长期运行在高温烟气和水蒸气、火焰、飞灰等恶劣的环境中，结焦、磨损、腐蚀等类型的缺陷会引起水冷壁管爆管，容易引发泄漏和爆管等严重的锅炉安全事故。一旦产生泄漏和爆管事件，只能采用强制停炉的方法，对锅炉受热面进行修理，影响火电厂的安全运行，给电厂造成较大的经济损失。

由于1000MW机组锅炉T23水冷壁管（φ38.1*6.8mm）的焊接性差、裂纹敏感性高，火电厂锅炉T23水冷壁管的基建焊口在机组发电运行期间极易出现热态延迟裂纹，这已是困扰诸多火电厂的检修难题。

T23钢的常温力学性能和高温蠕变断裂强度优秀，冷裂纹敏感性低，抗蒸汽氧化性能较好，但是热裂纹敏感性极高，在超超临界锅炉应用中屡屡出现因水冷壁焊缝裂纹导致的泄漏事件，泄漏发生后机组被迫停运，对能源保供及防非停工作有极其恶劣的影响，T23水冷壁管的早期失效问题已引起业界的广泛关注，因此制定1000MW机组锅炉T23水冷壁管检修标准是非常必要的。

三、国家能源集团是这样做的

国家能源集团江苏公司组织牵头，国能江苏电力工程技术有限公司负责起草《1000MW机组锅炉T23水冷壁管检修标准》，国家能源集团谏壁发电厂负责优化钢材检测、切管、配管组对部分的标准文件，中国广核集团苏州热工研究院有限公司负责优化焊接及热处理部分的标准文件。

经研究分析确定1000MW机组锅炉T23水冷壁管泄漏具体原因主要包括以下三方面：

1.T23钢材焊接性能差，对裂纹敏感性高，在不预热的情况下，容易出现冷态延时裂纹，裂纹长度甚至能贯穿整个焊缝，导致材料直接失效（详见图4）；

2.因受水冷壁结构限制，现场安装施工时焊接预热及热处理不到位，导致焊缝硬度偏高及焊接接头存在较大焊接残余应力，在后续机组运行过程中，焊接接头长期受高温高压载荷导致的内应力、结构应力及焊接残余应力综合作用，容易产生裂纹；

3.水冷壁垂直段运行工况差，存在较大的交变应力，在机组负荷变化过程中会产生较大的应力，导致水冷壁管拉裂。

通过广泛的调查研究，根据2018年至2021年期间已实践证明有效的T23水冷壁管裂纹治理经验和科研成果，系统总结了过渡段T23水冷壁管更换过程中的检修工艺和质量标准，将T23水冷壁管检修过程中所涉及的检测、切割、焊接、热处理等检修过程标准化（详见图5）。

充分征求电力行业内相关单位意见后，由国家能源集团江苏公司、江苏工程技术公司、谏壁公司、苏州热工研究院联合编制的《1000MW机组锅炉过渡段T23水冷壁管检修导则》（T/JSEPA 004—2022）团体标准，通过江苏省电力行业协会审核，并在全国团体标准信息平台正式发布（详见图6）。

该团体标准规定了1000MW机组锅炉过渡段T23水冷壁管切割、更换、焊接、热处理及质量检验的技术要求，为T23水冷壁管更换过程中的质量控制提供了有效依据和技术支持。该团体标准结构合理、内容全面、可操作性强，可将T23水冷壁管焊口热态延迟裂纹的缺陷率消除99.8%以上，降低因T23水冷壁管泄漏导致非停机造成的巨大经济损失，对1000MW火电机组过渡段T23水冷壁管的检修工作具有重要指导意义，达到了国内先进水平，为超超临界火电机组的能源保供工作奠定了坚实基础。