1025t-h锅炉过热器爆管的原因分析与对策

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1、1025t/h锅炉过热器爆管的原因分析与对策　锅炉受热面管相对于机械设备来说，它没有运动机械的剧烈磨损、振动和高度疲劳等问题，但由于其工作条件恶劣，受汽水品质、运行工况、烟气流程条件的影响，爆管事故较多。据统计，2004年由于燃煤紧缺，煤质大幅下降，锅炉实际燃用的煤种严重偏离设计煤种，造成锅炉运行工况变差，致使锅炉因超温、磨损、高温腐蚀等原因爆管不断，全年韶关发电厂锅炉受热面共发生了14次爆管事故，其中10号炉高温过热器在短短的6天内发生爆管事故2起，严重影响机组的安全经济运行。因此，防止锅炉受热面爆管已成为提高电厂安全经济运行的关键。　　　　1设备概况　　　　

2、韶关发电厂10号炉是东方锅炉(集团)股份有限公司引进美国福斯特·惠勒能源公司技术设计、制造的DG1025/18.2-Ⅱ型亚临界、一次中间再热自然循环锅炉。锅炉的主要设计参数见表1。　　　　高温过热器规格为57×9，材质为T91钢和12Cr1MoV钢，悬吊在炉膛折焰角上方及水平烟道区域内，共42排，顺列布置，7管圈绕制，间距为571.5mm，管间采用圆钢及滑动块定位，为了使同屏各管的壁温比较接近，在管排的入口处设置了不同尺寸的节流圈。有41,21.5,20,19.5,18.5等5种规格。　　　　2爆管的机理与特性　　　　过热器管爆管可以分为长期过热爆管和短期过热爆

3、管。长期超温爆管主要发生在过热器的外圈和高温再热器的向火面，短期超温爆管一般发生在燃烧带和燃烧器附近热负荷较高的水冷壁的向火面，超温程度越高，管材寿命越短[1]。　　　　2.1长期过热爆管机理与特性　　　　过热器管子在超温幅度不太大的情况下，由于长期处于超温运行，使得金属材料的机械强度下降，蠕变速度加快，管子发生胀粗直至破裂。　　　　长期超温爆管的破口一般为粗糙脆性断口，边缘粗钝。爆口较小，呈鼓包状，外表面有较厚的氧化皮，内外壁形成许多纵向裂纹，但破口不明显张开，组织结构明显发生变化，碳化物明显球化，如图1所示。珠光体石墨化，有时向晶界偏聚，合金元素由固溶体向碳

4、化物转移，在晶界处萌生蠕变孔洞，使材料韧性下降，塑性降低。　　　　2.2短期过热爆管机理与特性　　　　由于异物堵塞管道，锅炉燃烧不稳等原因，导致管道传热恶化，局部温度急剧上升，超温幅度较大并且超过金属材料的极限允许温度，而引起管道超温爆裂。　　　　短期超温爆管的破口边缘锐利，管壁厚度减薄很多，破口附近管子胀粗较大，破口常呈很大的喇叭型，外壁氧化不突出，无平行于破口的轴向裂纹，破口处的金相组织根据过热程度不同而不同，常是淬硬组织或淬硬组织加铁素体，破口处的硬度明显高于其他部位[2]，如图2所示。　　　　3过热器爆管过程及原因分析　　　　该厂10号炉对流过热器管发生

5、爆管，第一次爆管部位为炉左侧第3屏后数第7根。管子规格57×9，材料为：T91钢。经过4天抢修后运行不到1天发生第二次爆管，爆管的部位为炉左侧第3屏后数第8根管，规格为57×9，材质为12Cr1MoV钢。由于对流过热器是7管圈绕制，因此，可以判断2次爆管事故发生在同一条管道上。　　　　3.1爆口外观　　　　爆口外观如图3，爆口边缘最薄为4.1mm；内外表面无明显氧化减薄现象。裂纹长131mm，宽27mm，爆口最大胀粗为68mm，胀粗率为19.30%，距离爆口裂纹尖端20mm处管子的胀粗为58.12mm，胀粗率为1.96%，爆口外表面存在平行于管轴线多条宏观蠕变裂

6、纹。爆口呈鱼嘴状，边缘较粗糙并不锋利，呈脆性爆裂。　　　　3.2光谱分析结果及微观检验　　　　光谱分析结果显示，爆口部位材料含Cr、Mo、V、Nb元素。　　　　在最大开口处取样进行金相分析，原具有位向性的马氏体组织形态已消失，晶内原呈大量细小弥散状分布的碳化物粒子数量已大量减小，尺寸粗化。其老化程度属完全老化，老化级别为4级。在最大开口的背面取样金相分析，原晶内碳化物粒子数量进一步减少，尺寸粗化，晶界碳化物粒子数量增多，沿与应力垂直方向有方向性分布倾向，尺寸长大，马氏体位向明显分散。老化程度属中度老化，老化级别为3级。　　　　3.3爆管原因　　　　从爆管的宏观和

7、微观分析结果与爆管特性的比较以及运行记录可知，10号炉对流过热器的爆管事故是属于短期超温爆管，主要原因是管内有异物堵塞，造成管内流通面积减少，汽水循环不良，流经过热器管的蒸汽量减少，管内温度急剧上升超过材料允许最大温度引起爆管。　　　　在维修中发现，原始爆口的管子内遗留有一块堵板，该堵板是竖着的，并没有完全堵塞管子的流通截面，随着时间的推移，当在某一瞬间外力作用致使堵板旋转堵塞管口时，没有蒸汽冷却的管子就会因短期过热而产生爆破。　　　　4对策　　　　锅炉受热面管的爆管原因与制造、安装及运行均有关联，根据机组的实际状况作出的处理措施如下。　　　　(1)由于整圈管子

8、的质量已受影响，表面过热