余热锅炉过热器管拉裂事故分析及建议.pdf

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1、余热锅炉过热器管拉裂事故分析及建议殳宏许辉庭(浙江省特种设备检验研究院，浙江杭州310020)摘要：本文分析了一起余热锅炉过热器管拉裂事故的原因：由于锅炉运行原因使管子传热恶化，热偏差增大，产生较大的温差应力，最终使管子在薄弱位置(焊接热影响区)产生破坏、同时提出了改进建议一关键词：过热器管；管壁结垢；异种钢焊接；焊接热影响区；断裂设备背景简介：某电厂2号炉，余热锅炉过热器型号：Q90／466／12．5-1．3／230，设计参数：1．3MPa／230℃。1缺陷描述该锅炉蒸发器运行半年时发现烟道内有异常声响，侧检查门可见蒸汽漏出，蒸发量明显下降，判断过热

2、器泄漏，停炉检查，发现一根过热器管子(第二排左起第7根)近下集箱处断裂，如图l所示。该过热管规格为‘P45x3．5，材质15CrMo，上下两端分别与上下集箱焊接连接，集箱材质20#，断13附近管子粘附大量盐垢。2原因分析(1)在该锅炉运行状态，由于工作压力低，过热蒸汽的温度较高，体积流量大，管道的流动阻力大，造成运行时汽包的压力较高。为了控制汽包的压力，过热器旁通阀一直开启，造成到过热器的蒸汽量不够，过热器蒸汽流速下降，对管子的冷却不够，壁温上升，造成较大的热偏差、膨胀偏差。(2)该锅炉用的软水中含盐量较大，导致管壁结垢严重。以下是该炉某一天水处理数据

3、：夜班毕班中班PH值8．488．458．27软化总硬度(mmol／L)0．03O．020．02给水总碱度(mmol／L)4．233．172．75氯离子(mg／L)116．5115．8l117．26PH值12．2312．1512．19碱度(mmol／L)28．1226．4325．87炉水氯离子(mg／L)404．12402．54405．43PO。’。(mg／L)O．440．43该锅炉中蒸汽带水率约为l％，蒸汽流量约为12500kg／hr，蒸汽中的炉水含量约为：125kg／hr，CL离子约为：509／hr。蒸汽带大量的盐分到过热器，导致管壁结垢堵塞管道，过

4、热管传热恶化，管壁局部温度急剧上升，进而引起过热器与集箱温度梯度进一步增大，同时也易引起管道超温拉裂。(3)该过热器管与集箱的连接方式采用插入式，小坡口，不全焊透，异种钢焊接(20#+15CrMo)的形式。对20#钢和15CrMo的焊接性能进行分析：⋯20#钢属于低碳钢，由于其含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织，20#钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好。焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。15CrMo属于低合金珠光体耐热钢，其以

5、Cr-Mo以及Cr—Mo基多元合金为主，具有很好的抗氧化性和中温强度，同时还具有良好的抗硫和氢腐蚀的能力。珠光体耐热钢的焊接性与低图1过热器管子近下集箱处断裂2016圭999化善彳理l131≥尽t1：警毪磷；：参lo≯誊一鞠，：b热影响区组织(400X)图2焊接接头金相分析可见，热影响区的硬度明显增大，增大了冷裂纹产生的可能性。同时，一些耐热基体金属及焊接接头，当存在一定量的杂质元素时，还有明显的回火脆性，在350～500。C的温度区间长期运行过程中会发生脆变，导致断裂。虽然该过热器工作温度不到350℃，但由于前面所述导致的管壁温度增加，有可能使该接头

6、温度超过350。C。对该焊接接头的热影响区进行金相分析，如图2所示。可见，管子基体组织为细小F+P组织，热影响区热影响区组织为粗大F+P组织。这是由于焊接过热，导致了晶粒粗大，这使钢的塑性和韧性都大大下降。综合以上原因的结果：管子传热恶化，热偏差增大，个别传热不好的管子温度远高于冷却较好的管子，产生较大的温差应力，最终使管子在薄弱位置(焊接热影响区)产生破坏。3改进与建议(1)换管更换损坏的管子。为消除近缝区的淬硬现象，应选择适当的预热温度和焊后热处理温度。同时为控制软化区的软化程度，应选择低的预热温度和偏小的线能量。(2)冲洗过热器管完全清除过热器管

7、内积盐，并在以后使用除盐水作为锅炉给水，确保蒸汽品质。(3)关闭过热器旁通阀启炉后，关闭过热器旁通阀(注意：该阀仅作为过热器超温调节用)，确保蒸汽经过过热器加热后外送。参考文献：[1]强天鹏，压力容器检验．北京：新华出版社，2008．作者简介：殳宏，男，本科，高级工程师，从事承压设备检验工作。(上接第130页)非氧化性杀菌剂主要是控制微生物粘泥对氧化性杀菌剂的抗药性，同时剥离附着在系统管壁上的生物粘泥，长期使用氧化性杀菌剂会增加菌藻的抗药性，所以需要交替投放非氧化性杀菌剂。其杀菌机理主要是与菌藻细胞表面形成静电破坏其生命体征，同时可破坏菌藻的新陈代谢与

8、酶来达到控制效果。通过药剂剥离系统内管壁附着物之后，应尽快在冷却塔进行人工打捞或用旁滤器进行旁