Failure Analysis on High Pressure Steam Piping of 500 MW Thermal Power Plant

The 500 MW Korean standard coal-fired power plant is the largest standardized power plant in Korea and has played a pivotal role in domestic power generation for over 20 years. In addition to the aging degradation due to long term operation, the probability of failure of power generation facilities is increasing due to frequent startup and stop caused by the lower utilization rate due to air pollution problem caused by coal-fired power plants. Among them, steam piping plays an important role in transferring high-temperature & pressure steam produced in a boiler to turbine for power generation. In recent years, failure of steam piping of large coal-fired power plant has frequently occurred. Therefore, in this study, failure analysis of high pressure piping weld was conducted. We identify the damage caused by high stress due to abnormal supporting structure of the piping and suggest improved supporting structure to eliminate high stress through microstructure analysis and piping stress analysis to prevent the occurrence of the similar failure of other power plant in the case of repetitive damage to the main steam piping system of the 500 MW Korean standard coal-fired power plant.

500 MW 화력발전소 고압 증기 배관 손상 원인 분석

500 MW 표준 석탄화력발전소는 국내에서 가장 큰 용량의 규격화된 발전소로써 20년 넘게 국내 전력생산에 중추적인 역할을 수행하고 있다. 장기간 사용으로 인한 경년 열화와 더불어 최근 석탄화력발전소의 대기오염 문제가 대두되면서 석탄화력발전소 가동률 제한 정책에 따른 잦은 기동·정지에 의해 발전 설비의 고장 확률이 증가하고 있다. 그 중 증기 배관은 보일러에서 만들어진 고온·고압의 증기를 전력생산을 위해 터빈으로 이송시키는 중요한 역할을 하는 설비로 최근 국내 대용량 발전소 증기 배관의 고장 사례가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 500 MW 표준 석탄화력발전소 주증기배관 연결 용접부에 반복적으로 발생된 손상에 대해 손상 해석을 수행하였다. 동일 규격의 타 발전소에서 발생될 수 있는 고장의 사전 예방을 위해 균열부 금속 조직 분석과 배관 응력 해석을 통해 배관 지지 구조에 의한 고 응력에 의해 발생된 원인을 규명하고 고 응력부 응력 저감을 위한 지지 구조 개선 방안을 제시하였다.