某鍋爐過熱器爆管原因分析

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1、No.5Sep.2010文章編號:CN23-1249(2010)05?0033-02某鍋爐過熱器爆管原因分析賴春陽(黑龍江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，黑龍江哈爾濱150036)摘要:分析了過熱器由于超溫產(chǎn)生爆管的原因和引起管壁超溫的幾方面因素，并提出了解決超溫的設(shè)想。關(guān)鍵詞:過熱器;爆管;原因分析中圖分類號:TK227文獻(xiàn)標(biāo)識碼:AAnalysisofSuperheaterTubeRuptureofBoilerLaiChunyang(SpecialEquipmentInspectionInstituteofHeilongji

2、angProvince,Harbin1500361China)Abstract：Hiepaperanalyzesthatthereasonoftuberuptureinsupeiheaterisovertemperatureandsev*eralfactorstocauseovertemperatureoftubewalltthenitputsforwardsolutiontosolvethisproblem.Keywords:superhearer；tuberupture；reasonanalysis收稿日期:201

3、0-06-14作者簡介：賴春陽,1985年7月畢業(yè)于丸漢水運(yùn)工程學(xué)院（現(xiàn)武漢理工大學(xué)），黑龍遼省特種設(shè)備檢臉研究院高級工程師。1鍋爐概況及損壞情況該鍋爐過熱蒸汽壓力9.8MPa（100kgf/cm2）,過熱蒸汽溫度540七。過熱器由輻射過熱器、半輻射屏式過熱器、對流過熱器和包墻過熱器四部分組成。對流過熱器沿?zé)煔饬鲃臃较蚍譃榈谝患壓偷诙墐刹糠?。第一級垂直布置在水平煙道中，第二級水平布置在尾部豎井區(qū)。蒸汽由汽包進(jìn)入爐頂過熱器-尾部豎井包墻管-二級水平過熱器-屏式過熱器（經(jīng)第一級噴水減溫）一級對流過熱器靠兩側(cè)墻的蛇行管束（

4、逆流）（經(jīng)第二次減溫）一級對流過熱器中間蛇行管束（順流）一＞過熱器出口聯(lián)箱。該過熱器為三管并繞結(jié)構(gòu)，鋼管規(guī)格442x5mm,材質(zhì)為12CrlMoV鋼。爆管部分在一級對流過熱器由內(nèi)側(cè)數(shù)第42排內(nèi)圈，靠近過熱器出口處，另外檢查發(fā)現(xiàn)在煙道中部共有八個(gè)管段存在不同程度的脹粗,全部將這些管子割下進(jìn)行檢査發(fā)現(xiàn)有不同程度損壞。2對損壞管子的分析為了分析引起管子過熱器爆管和損壞的原因，對爆管的管子及有過熱現(xiàn)象的管子進(jìn)行了宏觀檢查，并對這些管段的金相組織及機(jī)械性能進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)。2.1爆口的宏觀檢查分析對爆管的管子進(jìn)行宏觀檢査：爆管長

5、約180nun,寬約81mm,爆口邊緣無明顯減薄，斷裂面較粗而不平整，管子內(nèi)壁肉眼可見眾多的與管子軸向平行的裂紋。管外壁有約1mm的氧化皮，這些氧化皮較脆，容易剝落，且氧化皮下也可見細(xì)微的軸向裂紋。從爆口的形貌看，屬于長期過熱脆性爆口，另外八個(gè)管段也有比較明顯的氧化皮。2.2金相組織的變化經(jīng)對超溫爆破管材金相組織的化驗(yàn)，爆破管子的金相組織為鐵素體+球化珠光體，球化程度按120】MoV鋼五級球化級別為5級。其他試驗(yàn)管段金相均為鐵素體+球化珠光體，并且球化的級別達(dá)到4.5級，造成管壁金相組織球化的主要原因是由于管子運(yùn)行中超

6、溫，使金屬長期過熱。2.3管子的機(jī)械性能變化和脹粗情況按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,12CrlMoV鋼管的室溫抗拉強(qiáng)度為M480MPa,這僅僅是對新管的最底要求,由于長期過熱，組織發(fā)生了變化，溫室強(qiáng)度已經(jīng)降低到標(biāo)準(zhǔn)以下，此時(shí)，由于內(nèi)部介質(zhì)壓力的作用,管子必然產(chǎn)生蠕變變形，最后導(dǎo)致管子的破壞。通過對爆管和有關(guān)的過熱器管子進(jìn)行測量，得岀以下結(jié)果：發(fā)生爆管的管子其抗拉強(qiáng)度為450MPa。已經(jīng)降低到管子的最底抗拉強(qiáng)度以下,管子脹粗達(dá)45.2mm,用粗就達(dá)到7.6%,已經(jīng)嚴(yán)重超出了標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍，其他的試驗(yàn)管段也存在不同程度的超標(biāo)，已經(jīng)不能滿足

7、正常運(yùn)行的要求。根據(jù)以上的檢査結(jié)果和試驗(yàn)分析，可以判定:該臺鍋爐的過熱器是由于長期超溫運(yùn)行，而產(chǎn)生爆管以及管子脹粗。3產(chǎn)生爆管的主要原因過熱器管子在高溫下長期運(yùn)行時(shí)，在管子發(fā)生蠕變過程中，伴隨著管子脹粗的同時(shí)，珠光體鍋爐鋼發(fā)生珠光體球化。珠光體的球化導(dǎo)致鋼的蠕變極限和持久強(qiáng)度極限降低，進(jìn)而使鋼管在運(yùn)行過程中的蠕變加速。當(dāng)過熱器長期超溫運(yùn)行時(shí),由于運(yùn)行溫度提高,鋼管材質(zhì)的球化和管子的蠕變均將比正常運(yùn)行溫度下以更高的速度運(yùn)行。與此同時(shí)組織的球化又進(jìn)一步使管子的蠕變加速,并最終在較短的時(shí)間內(nèi)使鋼管由于蠕變而爆破。長期過熱爆管

8、的根源是超溫運(yùn)行,管段的組織變化與超溫運(yùn)行的溫度高低是緊密聯(lián)系的，用金相組織檢驗(yàn)的方法可以提供鍋爐長期超溫的情況。次過熱器的爆管是發(fā)生在該臺鍋爐的運(yùn)行已經(jīng)累計(jì)10萬小時(shí)以上，根據(jù)該爐過熱器特點(diǎn)和實(shí)際運(yùn)行工況分析,造成過熱器超溫和損壞的主要原因有以下方面:一是該爐過熱器設(shè)計(jì)本身存在一定的缺陷;二是該爐在運(yùn)行過程中曾經(jīng)有過超溫爆管的記