电站锅炉屏式再热器管失效分析
锅炉再热器管腐蚀失效及防止措施
砂纸细磨、抛光、４％ｍ慨酒精浸蚀，在金相显微镜上观察并
拍照。
鼬２
试样
Ａ
裹２力学性能试验结果
１１ｌｅ曲恤０ｆｍ睫ｈｍ叫ｐ叩ｅ州峭翻ｐｅ而嗍吐
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Ｂ
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Ｃ
３０５
３１７
２８
５８０
相鉴定，发现主晶相为ａ—Ｆｂｑ，次晶相为Ｆｂ（ＯＨ）２（ｓｏＩ）２’７Ｈ２０。
（１．ＣｏＵｅ印ｏｆ鼢ｗｅｒ粕ｄ Ｍｅｃ｝１ａＩｌｉｃａｌ，Ｗｕｈ蛐Ｕｎｉｖｅｒｓ时，ＷＬｌＩｌａｌｌ ４３００７２；２．Ｃｅｎｔｒａｌ Ｃｈｉｎａ Ｐ删盯
Ｃｏ柙Ⅱｏｎｓ ｍⅫｃｈ
ＳⅢｅ‰ｅｒ ｏｆ
Ｃｏ．，Ｗｕｈａｎ ４３００７７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ觚－ｃ‘：１ｈｅ ｂａｓｅ黼ｌｕｒｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｉｌｅｒ ｒｅｈｅａｃｅｒ ｉｎ Ｐ０ｗｅｒ ｐｌａｎｌ ｗ踞ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．１１ｌｍｌＪｇ｝ｌ ｃｈｅ面ｃａｌ ｅｌｅｎｌｅｎｔ
小于３４３胁，抗拉强度吒不小于５４０～７３０＾吼，延伸率盈不小于
１８％ｎ＝。压扁、扩口试验按锅炉管检验标准进行，检测结果合格。
化学成分分析和力学性能试验结果，见表１、表２。
ｍＩ 表ｌ化学成分分析结果
１１ｌｅ ｄ咖０ｆ ｃｌｌⅧ枷ｅｋ删Ⅻａｌ恼
ｌ试验
为研究高温再热器管发生失效的原因，针对现场割取的管段 进行试验分析。试验内容包括：化学成分分析、机械性能试验、金
髓ａｌｙｓｉｓ，ｒｎｅｃ｜ｌａｌｌｉｃａ王ｐｍｐｅｎｉｅｓ ｔｅｓｔ，ｒｎａｃｒｏｇｒａｐｈ，ｒｎｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ觚ｄ ｅｌｅｃⅡＤｎ ｐｍｂｅ ｅｌｅｒｎｅｎｔ ａ脚ｙｓｉｓ ｅｔｃ．，
浅析我国火力电站锅炉受热面管常见失效形式
浅析我国火力电站锅炉受热面管常见失效形式摘要：我国电力工业快速发展的同时也面临着许多发展前进道路上无法回避的问题。
本文以国内火力电站多年运行中出现的实际问题为基础，归纳总结了受热面管比较常见的一些失效形式，为采取针对性的措施提供帮助。
希望在机组精准检修的发展趋势下为专项的受热面管防磨防爆工作带来借鉴。
关键词：锅炉；受热面管；失效形式；防磨防爆我国电力行业随着国民经济高速发展的大潮，得到了快速充分的发展。
全国范围内相继出现了300MW、600MW机组，甚至还有1000MW以上的超超临界机组。
机组的运行参数不断提高，令其使用的金属材料面对着更加严苛的工作环境。
在火力电站中锅炉的受热面管工作环境最为复杂恶劣，最容易出现问题。
火力电站事故70%发生在锅炉，而锅炉事故60%～70%发生在受热面。
受热面管失效随着服役时间增加有逐年上升的趋势。
本文归纳总结了受热面管常见的几种失效形式，为做好锅炉受热面管防磨防爆工作提供帮助。
1、长期过热长期过热是指管子长期工作在设计温度之上，但低于金属材料使用上限温度，超温的幅度不大但是时间较长。
金属材料内部发生了高温蠕变，在高温恒定应力环境下，发生缓慢但又连续的塑性变形。
蠕变发生后使钢材的组织缓慢发生变化，导致钢的抗拉强度和屈服强度降低，韧性下降，脆性增加[1]，蠕变极限和持久强度均下降，使材质老化，寿命缩短。
一般情况下碳素钢超过300℃，合金钢超过400℃，就会出现蠕变。
以电站常见的珠光体耐热钢12Cr1MoV为例，正常金相组织为铁素体+片状珠光体，在长期的高温高压运行中，珠光体组织中的片状碳化物逐渐球化，并且在晶界处聚集长大。
根据DL773标准，珠光体球化分为五级，随着分级的增加材料组织老化加剧，高温力学性能下降。
当珠光体球化达到五级时，组织严重老化，已经不能保证管子的安全运行，必须立即更换。
当温度越高，压力越大，老化的速度就越快，性能下降也就越明显，运行中爆管的可能性就越高。
300MW电站锅炉后屏过热器爆管原因分析和对策
Ｓａ ｌｓ Ｓｅｌ Ｊ ． ． ｔ ｉ ｓＥ ｇ ｅｒ ｇ １８ ，０ ｔ ｎｅｓ ｔ ［ ］ Ｊ Ｍａ ｒ ｌ ｎｉ ｅ ｎ ，９ ８ １ ｉ ｅ ｅａ ｎ ｉ
（ ）６ １ ：９—８ ． ４
氏体与奥 氏体钢焊接时 ， 焊缝和熔合线附近的金 属受 拉应 力 作用 ， 离熔 合 线 稍 远 的金 属 受 压 应 力 作用 （ 指焊缝为奥氏体组织 ） 这种残余应力不能 ， 用 焊后 热 处理 方 式 消 除 ， 因此 在 熔 合 区贝 氏体 钢
侧易 产生 热疲 劳裂 纹 。
［ ］ 吴非文． ８ 火力发 电厂高温金属运 行 ［ ． 京 ： Ｍ］ 北 水利
电 力 出 版 社 ，９ ９ １ １— ３ ． １７ ：３ １７
［ ］ 周 根明 ， 颖． ９ 程 过热 蒸汽饱 和器 的多种 方案设 计研
究［ ］ 流体机械 ，０ １３ （ ）３ ３ ，１ Ｊ． ２ １ ， １ ：６— ８４ ． ９ ［ Ｏ 杨富 ， １］ 章应霖 ， 永 宁， 新 型耐 热钢焊 接 ［ ． 任 等． Ｍ］
［ ］ Ｙ ｓｉａ ａＫ，ｅａｉ ｉ Ｔ ｋ ｓ ，ｔ １Ｆ ｂｉ － ７ ｏｈｋｗ Ｔ ｒ ｓ ｏｉ ａＫ ｅ ａ． ａｒ ａ ｎ ｈ Ｈ， ｍａ ｃ
ｔ ｎ ａ ｄ ｒｐ ｒ ｅ ｏ Ｃ ｒｏ ｉｎ ｅ ｉｔｎ Ｔ ３ ７ ｉ ｎ Ｐ ｏ ｅｔ ｓ ｆ ｏ ｒｓｏ Ｒ ｓｓａ ｔ Ｐ ４ Ｈ ｏ ｉ
ｏ 再热 器 出 口压 力 ３ ６ ａ 出 口温 度 ５０ｏ Ｃ； ． １ＭＰ ， ４ Ｃ， １９ ９７年 ３月 正式 投产 发 电。２ １ 年 ６月 ， 炉 后 ０１ 该 屏 过热 器管发 生爆 管 ， 经现 场检 查 ， 屏过 热器从 后 固定端 数 起 第 ７屏 炉 后 第 １ 管 异 种钢 焊 接 接 ３根
电站锅炉过热器和再热器的失效模式及机理
电站锅炉过热器和再热器的失效模式及机理本文介绍了锅炉过热器和再热器几种常见的失效模式，包括过热、高温腐蚀、应力腐蚀、氧化皮脱落、疲劳开裂、氧腐蚀等，同时简述了其形貌和机理，希望对于锅炉过热器和再热器的预防失效和失效后处理提供参考。
标签：电站锅炉；过热器；再热器失效模式1 引言随着我国经济的快速发展，电力需求日益增加，高压、超临界和超超临界的大型电站锅炉大幅增多。
但随着锅炉运行时间增加，受热面爆管问题日渐增多。
电站锅炉中过热器和再热器系统是电站锅炉中一个非常复杂的部分，管内是一些温度非常高的水蒸气，而管外是高温烟气，一般情况下，冷却条件都比较差。
对于亚临界、超临界锅炉中的过热系统中用的材质众多，结构复杂，很容易有多种损伤失效，其发生爆管的几率比较大[1-5]。
为预防过热器和再热器爆管，确保机组稳定运行，相关人员应该掌握过热器和再热器经常发生的失效模式。
根据相关文献，本文对过热器和再热器常见的失效模式进行了概述，展示了工作中遇到的各种失效图片，并对其损伤机理进行了阐述。
2 过热器和再热器失效模式通常情况下，过热器与再热器的工作环境基本一致，并且损伤形式方面也很类似，一般有以下几种：过热、高温腐蚀、应力腐蚀、氧化皮脱落、疲劳开裂和氧腐蚀等。
2.1 过热2.1.1 短时过热在实际运行期间，因为存在冷却不完善等一些问题，很容易导致系统短时间内温度迅速升高，甚至达到所用材质的临界温度导致的损伤。
短时过热爆口具有韧性爆口形态，爆口处减薄明显，边缘锋利，表面无明显的氧化皮，附近一般無纵向裂纹（见图1）。
距爆口处远的金相组织正常，但是那些距离爆口处比较近则会由于温度的高低不同，使金相组织存在一定的差异。
如过热温度比较高，达到材料的Ac1～Ac3温度区间，则靠近爆口处会出现马氏体、贝氏体等过热相急冷生成的组织；而过热温度比较低时，靠近爆口处一般没有淬火组织。
短时过热通常是由于过热器等在正常运行过程中，受到了异物阻塞，这样就会造成管内蒸汽流量出现大幅减少的情况，最终可能会引起爆管。
电站锅炉屏式过热器T91_TP347H异种钢接头失效分析及处理
电站锅炉屏式过热器T91/TP347H异种钢接头失效分析及处理发布时间：2021-09-07T15:11:29.937Z 来源：《中国电业》2021年第12期作者：马超[导读] 某电厂屏式过热器管排夹持管管接头为T91/TP347H异种钢接头，运行50000小时后焊缝沿T91侧焊缝融合线断裂。
马超华电克拉玛依发电有限公司新疆克拉玛依市金龙镇834000摘要：某电厂屏式过热器管排夹持管管接头为T91/TP347H异种钢接头，运行50000小时后焊缝沿T91侧焊缝融合线断裂。
通过对该焊缝两侧母材进行成分分析、金相组织分析及宏观检查。
判断该焊缝断裂原因为长期运行后材料性能劣化导致失效。
并针对此类问题提出有效检查方案及防范措施。
关键词：异种钢、屏式过热器、焊缝1、序言某电厂1号锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的超临界参数、单炉膛、一次再热、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型变压运行直流锅炉。
型号为：HG-1180/25.4-YMI。
燃烧器为前后墙对冲布置。
锅炉过热器由顶棚过热器、包墙过热器、低温过热器、屏式过热器和高温过热器组成。
屏式过热器布置于炉膛上部，沿炉宽方向共有22片管屏，管屏间距为690mm。
每片管屏由23根并联管弯制而成，根据管子的壁温不同，入口段的管子为φ38×6.5、SA-213 T91，屏底部及出口内11根管为φ38×7.5、SA-213 T91，屏底部及出口外12根管采用φ38×7.5、SA-213 TP347H。
2020年11月5日，1号锅炉屏式过热器甲侧第一屏管排夹持管T91/TP347H出厂异种钢沿焊缝融合线断裂，造成锅炉泄漏。
2、裂纹失效分析（1）宏观检查焊缝失效部位沿T91侧熔合线断裂，断面呈脆性（如图1所示）；焊缝断裂后造成屏式过热器甲侧第一屏下部弯管共计6根，甲侧第二屏共计3根出现吹爆或吹损现象。
图6 TP347侧微观组织形貌3、综合分析本次焊缝失效部位沿T91侧熔合线断裂，由于焊缝中以Cr 为代表的强碳化物形成元素占比相对较高，在焊接、热处理及锅炉运行过程中，容易造成焊缝侧出现高硬层，从而导致组织与性能的不均匀分布，接头熔合线处的脱碳层、膨胀系数差别、接头残余应力与蠕变强度差异都会使该处成为接头的薄弱环节，随机组长期运行后材料性能劣化导致失效。
电站锅炉低温过热器管失效分析
电站锅炉低温过热器管失效分析摘要：通过对低温过热器爆管，采用相关的技术手段进行失效情况分析，确定失效的原因，提出预防措施，避免和防止同类事故的再次发生。
关键词：电站锅炉；低温过热器；爆管；失效分析中图分类号：tm621 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）16-0279-020 引言某公司6#锅炉，型号为ug-130/3.82-m9，1998年安装，于2000年正式投入运行。
2006年11月20日该锅炉的低温过热器发生爆管，爆管后高温高压蒸汽冲向屏式过热器，致使数根过热器管发生严重磨损，其中2根已磨穿。
其它过热器管也有不同程度磨损。
该锅炉自投用至本次低温过热器爆管，累计运行时间4万多小时。
为避免和防止同类事故的再次发生，确保电站安全经济运行，同时为今后的管理提供可靠的科学技术依据，采用相关的技术手段对其失效情况进行分析，确定失效的原因。
该锅炉低温过热器管材质为20g，规格为？准38×3.5mm，其额定运行压力为3.82mpa，介质温度为450℃。
1 检验检测结果1.1 宏观检查宏观检查低温过热器爆管情况，爆管裂口位于迎烟气侧，裂口边缘比较粗糙，裂纹附近有明显的蠕变裂纹，裂口呈现出比较典型的长时间过热特征。
一处裂口裂纹长×宽约25×4mm，一处裂口裂纹长×宽约13×7mm，裂纹两端比较粗钝，具体情况如图1所示。
1.2 有效厚度测量用dc2000b型（精度为0.01mm）测厚仪对爆管管段进行测厚，背烟气侧厚度为3.74～3.79mm，迎烟气侧为3.32～2.13mm，2.13mm为破口边缘厚度，该锅炉运行近6年，管壁磨损小于0.1mm/年，在正常范围。
测厚结果见表1。
用外径千分尺测量爆管段外径涨粗5mm，外径涨粗率13%，其他部分管径无明显涨粗。
1.3 化学成分分析对爆管管段进行化学分析，结果见表2。
1.4 硬度测试对爆管管段进行硬度测试，结果见表3。
电站锅炉管件失效泄漏原因分析
Ｆｕｄ ｓ ｏ ｒａ ｄ ｃ ｖｔｔ ｎ ｒｓ ｎ ｌａ ｅ ｅ ｋ ｇ ｆ ｈ ｅ ｒｗ ｌ ｃ ｎ ｍｉ ｒ ｈ ｕｄ ｆｏ ｔｅｒａ ａｌｅ ｏ ｏ ｌｉ ｃ ｕ ｎ ａ ｉ ｉ ｓｅｏ ｉ ｅ ｄ ｄ ｌａ ａ ｅｏ ｅｒａ ａ ｏ ｏ ｚ ．Ｔ ｅｆ ｉ ｒｍ ｈ ｅ ｒｗ ｌ ｃ ｎ — ａｏ ｏ ｔ ｌ ｅ ｅ ｌ
加剧泄漏事故的恶化。最后提 出更换失效管件 ， 加强金属监督 ， 尽量扩 大防磨防爆检查 范围 ， 易 对
被气流磨损 、 冲刷部位进行防磨喷涂或加装 防磨罩 。 关键词 ： 电站锅炉 ； 泄漏 ； 失效 ； 爆管
中 图分 类 号 ： ９ ３２ Ｘ ３ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｃａ ｓ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｋａ ｅ ｂ ｕｂ ａｌ ｒ ｆｐ ｗｅ ｔ ｔｏ ｉ ｒ ｕ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｆｌａ ｇ ｙ ｔ ｅ ｆ ｉｕ ｅ ｏ ｏ ｒ ｓ ａ ｉ ｎ ｂｏ ｌ ｅ
摘 要： 火力发 电厂管件失效泄漏是频发事故 ， 严重影响机组 的安全 、 经济运行 。以某 发电厂后墙
省煤器和低温再热器管子失效泄漏 事故为例 ， 通过对 失效泄漏 的管件 进行宏观形 貌分析 、 金相 分
析和强度分析 ， 论证 了泄漏事故的原因是由于腐蚀和钢管 固有缺 陷导致低温再热 器高温段弯管外 侧发生泄漏 ， 泄漏 的高速流体冲刷 、 气蚀导致后 隔墙省煤器发生 泄漏 ， 而对低温再热 器反冲刷 ， 进
第８ 卷 第９ 期
２１ ０ ２年 ９月
— —
中 国 安 全 生 产 科 学 技 术
ｏｕ ｌｏ ａｅ ｙ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｊ ｒｎ ａ ｆＳ ｆｔ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ
． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．
1025t／h CFB锅炉屏式过热器管失效分析
形 的脆性 断 口也 符合疲 劳 断 裂的特 征 … 由 图 ２ 、 图 ３
看出． 贝纹线 间距 较大 ． 宏 观 上 整 个 断 口 上 只 有 间 距 不
一
的约 ７ ～１ ０条 贝纹 线 ．说 明 该 断 口为 低 周 高 应 力 疲
劳断 裂 ． 每一 条疲 劳纹 可能 对应一 次启停 炉 ． 即一 次 交 变 应 力 的循 环 。 启炉 过程 中 ， 屏 过 管 由 常 温 上 升 到 管 子
杨庆旭 等 ： １ ０ ２ ５ ｔ ／ ｈ Ｃ Ｆ Ｂ 锅 炉 屏 式 过 热 器 管 失效 分析
７ ３
２ ． ２ 断 口 分 析
开 裂 处 经 分 离 后 观 察 到 断 口上 有 较 多 的 疲 劳 纹
形成裂纹源的可能
（ 又称海 滩 纹或 贝纹线 ） ． 为典 型的疲 劳 断 口 ． 无 明 显 变
影 响 区区域靠 近熔 合线 处 均发 现 马氏体 ＋贝 氏体 的淬 硬组织 ． 硬度较高 （ ２ ６ ０ ＨＶ ０ ． ２ ） ． 淬 硬 组 织 及 角 焊缝 焊
接 时 拘 束 应 力 的存 在 ．可 能 使 焊 后 接 头 中 萌 生 垂 直 于 熔 合 线 的 横 向 冷 裂 纹 或 起 源 于 应 力 集 中 缺 口部 位 的 焊 趾 裂 纹 ．这 些 裂 纹 在 运 行 前 均 只 会 在 热 影 响 区 中 的 淬 硬组 织 中扩展 ． 不 会 扩 展 至 抗 裂 性 良好 的 母 材 ， 但 在 运 行 巾 交 变 应 力 或 较 大 外 载 下 向母 材 扩 展 甚 至 断 裂 ｌ ２ ］ 由 于 开 裂 处 的 焊 缝 已 被 吹 损 ． 找 不 到 开 裂 处 焊 缝
角 焊缝 处 的检查 ． 在 裂纹 穿透 管壁 前及 时更 换 ． 避免 造
电厂锅炉“四管”典型失效型式及机理
电厂锅炉“四管”典型失效型式及机理摘要：近年来，随着我国大容量、高参数锅炉的大量投运，锅炉“四管”爆破事故不断发生，从业人员从事故中总结了丰富经验。
分析了锅炉“四管”爆破最常见的几种成因，结合典型锅炉的失效实例，给出了防范事故的办法。
特别是针对长期过热、短时过热以及腐蚀和磨损几种造成爆管的诱因进行归纳和总结，明确了爆管事故的防范手段，进一步论证了相应防磨防爆措施的可靠性。
关键词：爆管；过热；磨损；腐蚀；蠕变引言电站锅炉省煤器、水冷壁、过热器和再热器统称为锅炉“四管”，是电站锅炉最重要、最核心的元件。
根据数据统计，锅炉事故占电厂事故的50%左右，而承压部件特别是“四管”事故占锅炉事故的60%~75%，即占全厂事故的30%-40%。
[1]并且，“四管”爆破事故原因多种多样，影响因素各不相同。
国际上，将锅炉爆管机理分成六大类，共22种。
其中7种受到循环化学试剂的影响，12种受到动力装置维护行为的影响。
在大量数据作为研究基础的情况下，我国学者将电站锅炉爆管原因归纳为9种。
[2]在电站锅炉运行过程中，我们可以从这9个方面重点考虑，结合实际情况，提高设备维护水平。
最常见的爆管多由下面几种情况造成，现做以简单介绍。
1.长期过热型爆管常规电站锅炉“四管”设计寿命一般为10万小时，这里所说的设计寿命是指在也没设计温度、压力等重要参数下运行。
实际运行中的锅炉经常由于这样或那样的原因而超温运行，这给受热面安全带来的极大损害。
受热面管材的使用寿命一般采用Larson-Mluer经验公式计算：[3]T——工作温度，K=273+℃；——运行小时数，设计值为105h；C——常数，CrMo钢取23，Mo钢取19，炭钢取18。
例如，设计温度为580℃的12Cr1MoVG钢材工作在590℃和600℃情况下，由上述计算公式可知其寿命分别为47424小时和22856小时。
可见，较小的超温运行即可造成非常大的使用寿命缩减，10℃的温度差下，使用寿命即缩减一半以上，控制金属壁温不超设计值极端重要。
电站锅炉过热器管失效规律研究
Ｆ ｇ １ Ｆａｌ ｒ ｄ ｓ ｏ ｕ ｅ ｈ ａｅ ｕ ｅ ｉ． ｉ ｅ ｍｏ ｅ ｆｓ ｐ ｒ ｅ ｔｒ ｔ ｂ ｕ
降低 。
根 据韧性 断裂 发 生 的条 件 ， 塑性 强 度 及 内 从 压 应力 ２个方 向考 虑 。首先 ， 对于 塑性 强度来 说 ， 过 热器 管 的材料 为耐热 钢 ， 很好 的抗 高温 性能 ； 有 但 当炉管外 壁 因吸附煤 灰过 多而 产生 结焦 使局 部 换热 加强 或 炉 管 内 因脱 落 的 氧 化 皮 而 造 成 堵 塞
２１ Ｏ月 第 ０ ２年 第 ４期 ７卷 １
失效分析与预 防
Ｏ ｔ ｅ，０ ２ ｃ ｂ ｒ２ １ ｏ
Ｖｏ ． Ｎ ． １７， ｏ ４
电站 锅 炉 过 热器 管 失效 规 律 研 究
黄 鑫 ，丁克勤 ，赵 军
（． １ 北京化 工大学 机 电工程 学院 ， 北京 １０ ２ ；２ 中国特种设备检测研 究院 ， ００９ ． 北京 １０ １ ） ００ ３
锅炉 设备 故 障 的重 要 原 因 ， 中过 热器 管 的失 效 其 尤为 突 出 ， 占到锅 炉 “ 四管 ” 失效 的 ６ ％ 以上 。 ０
过热 器管 布置 在 炉 膛 上 方 、 平 烟 道 及 竖 井 水
和蒸汽输送到联箱 ， 从而进入汽轮机做功， 失效模 式 为炉管 的开裂 泄 漏 或 爆 管 ， 从 原 理上 都 是 断 即
ｔ ｉ ｅ ｎ ａｌ ｒ ｅ ｓ ｎ ，ｓ ｐ ｒ ｅ ｔｒｔ ｂ ｓ ｒ ｐ ｕ ｅ ｆ ｉ ｒ ｄ ｓ ｃ ｎ ｂ ｉ ｉｅ ｎ ｏ ｄ ｃｉ ｒ ｃｕ ，ｂ ｉ ｅ ｆａ ｔ ｒ ，ｃ ｅ ｐ ｏ ｄｆ ｒ ｔ ｉ ｅ ｒ ａ ｏ ｓ ｕ ｅ ｈ ａｅ ｕ ｅ ｕ ｔ ｒ ａｌ ｅ ｍｏ ｅ ａ ｅ ｄ ｖｄ ｄ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｔｒ ｅ ｆ ｕ ｕ ｌ ａ ｅ ｒ ｔ ｒ ｃ ｕ ｅ ｒ ｅ ｔ ｌ
电站锅炉用T91管高温氧化引起的失效案例分析
电站锅炉用T91管高温氧化引起的失效案例分析摘要：某电厂1000MW锅炉的低温再热器垂直段采用SA-213T91管材，运行1年即出现高温爆管失效，本文主要通过对爆口及其附近管段的力学性能、金相、氧化皮的分析，阐述失效的直接原因，并分析电厂实际运行中其失效发生的原因，即管子温度超过600℃时氧化速率迅速增加，氧化腐蚀产物在管子内壁并未脱落，影响了烟气与介质的热量交换，从而使得管子局部温度升高，最终发生泄漏的问题。
关键词：T91；氧化皮；600℃；失效分析迎火面组织严重老化，内壁生成了较厚的氧化皮，强度急剧下降，材质严重劣化；这两只管段迎烟侧均发生了超温过热，其余管段材质未见明显劣化，无超温过热迹象。
4.结论经过对低再垂直段取样分析发现，超温（600℃）越多的区域，氧化皮越厚，氧化皮阻碍了热量的传递，使得管子温度升高，进而使得其力学性能不断下降，炉内左右两侧十分之三的位置处，超温最为严重，同时力学性能也是最差的，该区域同时出现了最厚的氧化皮。
当温度超过600℃时，T91管子内壁的氧化皮生成速率迅速提升，氧化皮阻碍了烟气与工质的热量交换，使得管子温度偏高，较高的温度又加速了氧化皮的生成，以及力学性能的的急剧下降，形成一种恶性循环。
以上的分析都说明，低再垂直段高温氧化是发生泄漏失效的根本原因。
参考文献：[1]李成林.T91/P91钢高温下的组织转变及寿命分析[D].华中科技大学，2009.[2]Chen Y，Sridharan K，Allen T.Corrosion behavior of ferritic–martensitic steel T91 in supercritical water[J].Corrosion Science，2006，48（9）：2843-2854.[3]耿波，刘江南，赵颜芬，等.T91钢高温水蒸汽氧化层形成机理研究[J].铸造技术，2004，25（12）：914-918.[4]翟芳婷.锅炉用T91钢的高温氧化研究[D].西安工业大学，2007.[5]赵君.火力发电厂锅炉用SA213-T91材料的组织性能演化研究[D].华南理工大学，2012.。
浅析电站锅炉过热器管失效的原因
浅析电站锅炉过热器管失效的原因摘要本文通过对大型火力发电厂的过热器失效问题进行深入研究，系统地分析了过热器管道失效的原因。
电站锅炉过热器管道爆管是各种因素综合作用的结果，研究过热器管道失效的原因已经成为提高火力发电厂经济效益的关键性方向之一。
关键词爆管；过热器；电站锅炉中图分类号TK2 文献标识码 A 文章编号2095-6363（2017）16-0067-021 概述锅炉作为热交换设备的一种，本身具有泄漏、爆炸的危险，会造成重大安全事故。
各国现有的制度表明，很多发达国家都有较为完善的法规体系进行管理和规范。
作为锅炉检验检测重要技术支撑的锅炉压力容器安全检测部门，在过热器管道失效机理的研究上应有一个更深入的探究。
加强电站锅炉过热器爆管?C理的研究，是锅检部门提升服务能力和技术把关的有效措施，对大型电站锅炉的安全规范运行有着深远的影响，具有重大的意义。
2 过热器管道失效的原因分析现有的研究成果表面，电站锅炉过热器管道失效的原因有很多。
除管道长期过热外，受热面管也会因为高温腐蚀、高温氧化、焊接质量差和介质磨损等因素而失效。
研究表明：在燃料中如果含有较多S及碱金属R（K、Na）时，壁温高于600℃的情况下，高温腐蚀的问题就会相当突出，腐蚀一般都是在有结灰或者结渣的管道壁面上发生的。
2.1 设计的缺陷锅炉设计上的缺陷是过热器管道失效的根源，总会有一些管道在实际工作中壁温接近管子材料的允许工作温度，很容易造成管路过热。
1）热力计算结果不准确。
热力计算不准确，其原因在于如何较合理的从理论计算上，能够确定炉膛的出口烟气温度。
而且在确定过热器管道的传热系数方面也缺乏很多经验，致使管道的布置不够合理，从而造成了蒸汽温度较高或者受热管道超温。
2）设计时选用系数不合理。
例如，某电厂采用的“W”型锅炉，就是因为采用了不恰当的传热系数，致使炉膛的实际出口烟气温度比设计温度高将近100℃。
3）炉膛设计尺寸不当。
我国早期的一些大容量的电站锅炉，不仅在设计上缺乏选择炉膛尺寸的依据，而且在计算方法上也存在较多问题，因此设计的炉膛无法适应多种煤种。
燃煤电站锅炉受热面管失效原因及防治措施
锅炉受热面管失效原因及防治措施锅炉受热面作为锅炉的基础组成部分，由多个管构件组成。
在生产活动中担负着给汽、水几面提供烟气热量的作用。
所处环境复杂、恶劣，即使当代科学技术如此发达，在发明了如此多种类的新材料、新技术、新设备的情况下也只能缓解锅炉受热面管的失效问题，并不能直接解决。
因此，我们需要深入地分析锅炉受热面管失效的成因，如此才能提出并实施预防和解决措施。
1锅炉受热面管失效的原因1.1 管壁结垢。
水垢会增加管道的热阻，尤其CsSO4、MgSO4、CaSiO4、含铁水垢等威胁更大、传热效果更差。
水垢作为盐类的高温产物，它的导热系数自然比导热性能强的金属的导热系数小很多。
如若水垢附着在管壁上，自然会导致管壁的传热效果降低，排烟温度升高。
水垢1mm厚度时就要多消耗2~3%的燃料，而且水垢可能会导致部分管壁过热，造成鼓包、爆管，严重威胁锅炉安全。
水垢的主要成因是：在省煤器和锅筒中，水温不断升高，一部分物质在温度变高的情况下溶解度也会随之变低。
锅炉的水垢的主要成分为钙、镁盐类，这类物质正好符合这一特性。
锅炉水在锅炉中不断蒸发浓缩，到达溶解极限之后钙镁盐就会以沉淀的形式析出。
而这些钙镁盐析出后还会在高温的作用下发生反应变成更难溶解的沉淀。
1.2 水循环故障。
水循环故障通常只发生在水循环不利的管子（热负荷最大、热负荷最小、异物堵塞)上。
因水循环故障而爆破的管子一般不多，内部一般也没有水垢。
故障原因是：热负荷极大的取悦产生蒸汽，供水不足，使水管内壁上的流动水汽化，得不到充分冷却而烧坏管道。
长期超负荷运行锅炉导致的受热最差的水冷壁管破裂。
异物堵塞造成了水循环的破坏而导致水管冷却不足而使水管被烧坏。
1.3磨损现象。
根据磨损的成因不同，可以分为三种：（1）烟气流速过快导致的磨损。
锅炉严重超负荷运行时需要燃烧更多的燃料。
烟气的含量和燃料成正比，燃料的大量投入必然导致飞灰的大量产生。
飞灰磨损的增加和负荷增加的三次方成正比。
屏式过热器爆管原因分析及处理
屏式过热器爆管原因分析及处理屏式过热器是一种用于发电站锅炉中的重要设备，其作用是将锅炉排出的高温高压蒸汽中的过热汽重新加热至一定温度，以提高锅炉燃烧效率和减少烟气中的水分含量。
在运行过程中，屏式过热器爆管的情况时有发生，给发电站带来了严重的安全隐患和经济损失。
对屏式过热器爆管原因进行分析及处理是非常必要的。
屏式过热器爆管原因主要可以归纳为以下几个方面：1. 温度过高：当锅炉运行过程中，过热器出口蒸汽的温度超过了设计要求的极限温度时，容易引起管壁过热，从而导致管道爆管。
这可能是由于锅炉负荷过大、过热器出口维护不及时、给水温度异常等情况引起的。
2. 沉淀物堆积：水中的杂质和溶解物质在过热器中容易沉淀和结垢，在长时间运行后，会在管道内部形成一层坚硬的沉淀物。
这些沉淀物会增加导热阻力，并且容易产生热应力，从而导致管道爆管。
3. 金属腐蚀：屏式过热器的管道材料一般是高温高压下的特种合金钢，但长时间的高温和高压作用下，容易引起金属的腐蚀和氧化，从而导致管道的腐蚀破损和孔洞形成，最终导致爆管的发生。
针对以上原因，对屏式过热器进行合理的设计和维护是非常重要的。
下面提供一些处理方法：1. 加强运行监测：对屏式过热器进行定期的热工参数和水质化验检测，及时发现温度异常、水质异常等问题，并采取相应措施调整锅炉的运行状态，以减少爆管的风险。
2. 加强清洗和检修：定期对屏式过热器进行清洗和检修，清除管道内的沉淀物，保持管道的通畅。
对于腐蚀和氧化严重的管道，可以采取防腐措施，如涂层保护等。
3. 控制锅炉运行参数：合理控制锅炉的负荷，避免过热器出口蒸汽温度过高，减少管道的热应力。
对给水进行处理，控制水质，防止水垢和水锈沉积。
4. 定期检测管道疲劳：通过超声波检测、磁粉检测等无损检测方法，定期对屏式过热器进行疲劳检测，预防管道的疲劳和裂纹发展，及时更换老化的管道。
屏式过热器爆管的原因较为复杂，可以从温度过高、沉淀物堆积和金属腐蚀等方面进行分析。
电厂锅炉过热器管失效分析
电厂锅炉过热器管失效分析摘要：在电厂锅炉中，过热器是十分重要的设备，但是过热器运行环境恶劣，容易发生爆管失效事故，进而影响机组正常运行.。
对此，本文首先对电厂锅炉过热器管的失效模式进行介绍，然后对过热器管失效控制措施进行分析，并以某电厂锅炉过热器管失效故障为研究对象，对过热器管失效模式以及控制措施进行详细探究.。
关键词：电厂锅炉过热器管；失效模式；失效控制1 引言电厂锅炉技术水平不断提高，但是在大规模高强度使用中，锅炉故障发生率比较高，其中，过热器管道失效故障比较常见.。
过热器管所处位置比较特殊，需长时间受到高温、過热水蒸汽影响，对于过热器管材料质量的要求比较高.。
如果过热器管失效，则应对故障问题产生原因进行分析，并采取有效的控制措施，由此可见，对电厂锅炉过热器管失效问题进行深入研究意义重大.。
2 电厂锅炉过热器管的失效模式过热器管失效指的是其无法发挥正常的使用功能，失效模式指的是失效的具体表现形式，即失效现象.。
在电厂锅炉中，过热器的使用功能是過热饱和蒸汽传输至联箱，并进入汽轮机做功，如果炉管出现裂缝甚至爆裂，则会造成过热器管失效，其原理为断裂失效.。
根据失效时所表现出的失效形态，可将断裂分为韧性断裂、疲劳断裂、脆性断裂等.。
锅炉过热器管失效模式所对应的失效类型如图1所示，在锅炉生产运行中，过热器管的失效形式比较复杂，在对失效故障进行分析时，要求综合考虑锅炉运行现场实际情况准确判断失效类型，并采取针对性改进措施.。
图1 过热器管的失效模式3 电厂锅炉过热器管失效控制措施在锅炉过热器管使用中，造成过热器管失效的原因比较多，其中断裂问题比较常见.。
对此，在过热器管失效控制方面，在设计、制造、安装以及运行中，都必须加强监控管理，比如，在设计环节综合考虑热偏差因素，在制作過程中加强原材料控制以及焊接质量控制、在运行過程中避免出现超温问题等.。
为了有效控制锅炉过热器管失效问题，还应注意以下几点：（1）根据国家规定、电厂生产实际情况，制定锅炉过热器管运行检修方案，加强材料控制，尤其需重点检查管件焊接施工质量.。
电站锅炉受热面管失效分析与对策探讨
电站锅炉受热面管失效分析与对策探讨摘要：本文分别从腐蚀、材质不良、长时过热、短时过热、磨损、应力拉伤、焊接缺陷及热疲劳等方面，以及现场的实际问题探讨了电站锅炉受热面管失效的原因，指出了预防其失效的具体策略，望能为此领域研究有所借鉴。
关键词：电站；锅炉；受热面；失效；对策针对电站锅炉来讲，其诸如再热器管、过热器管、省煤器管与水冷壁管（“四管”）存在着较多的失效事故，造成锅炉出现异常停炉；而对此些失效情况的诱因进行准确识别，对锅炉隐患的有效监视有利，而且还能预防锅炉事故的持续进展。
本文就电站锅炉受热面失效的原因及具体对策作一探讨。
1.“四管”失效的原因分析（1）长时过热爆管。
受热面管长时间处于阻塞状态，介质难以得到有效循环，畅通情况受阻，导致管子内壁在流通面积上出现持续减小情况，热交换不持续、不充分；另外，在设计上存在不合理的情况，有着比较大的热偏差；炉膛出现结焦情况，未能合理调整燃烧，炉内局部存在偏大的热负荷；炉内有着较差的品质，受热面汽水侧出现结垢情况，造成受热面在冷却效果上持续变差，传热不良等乃是造成长时间过热的核心因素；长时过热降低金属性能，而且还会降低高温强度，使得那些严重过热位置出现爆管情况。
（2）短时过热爆管。
管路的局部位置出现堵塞；介质难以正常循环，造成流量持续减小；炉膛内存在过高的热负荷；在较短时间内出现大幅度超温，通常会导致短时过热。
（3）腐蚀泄漏。
针对炉水所含有的大量氢原子来讲，其借助于水冷壁管的晶界与晶格，持续扩散至钢内，且能够与钢当中的游离碳、渗碳体持续发生反应，导致氢腐蚀。
影响氢腐蚀的因素主要为：金属表面存在不良的状态；管子一些部位存在较高的热负荷，且日渐剧烈；锅炉存在不佳的水循环工况，造成部分管段存在比较低的水流速度，此情况会使水垢不断沉积。
（4）材质不良。
针对材质问题来讲，其主要包含如下方面，其一，原材料自身所存在的缺陷，如在运输、铸造、冶炼、检修及安装过程中所导致的砂眼、裂纹、夹杂物、划痕及气孔等；其二，人为因素，比如用错材料、材料代用不当及选择不合理等。
屏式过热器爆管原因分析及处理
屏式过热器爆管原因分析及处理屏式过热器是一种用于蒸汽锅炉系统中的重要设备，它能够将蒸汽中的水分和杂质去除，确保蒸汽的纯度和干燥度。
在屏式过热器运行过程中，爆管问题是一种常见的故障。
爆管不仅会对设备本身造成损坏，还可能对整个锅炉系统带来严重影响。
正确分析屏式过热器爆管的原因，并采取有效的处理措施，对于保障锅炉系统的安全和稳定运行至关重要。
1. 运行温度过高屏式过热器在运行过程中，由于长期承受高温高压的工作环境，会导致管壁温度过高，从而出现热应力过大的情况。
一旦超过管材的极限承受能力，就会导致管壁损坏，从而引发爆管事故。
2. 水质问题锅炉系统的水质问题是导致屏式过热器爆管的主要原因之一。
水中的杂质和溶解物质在长期高温高压的环境下会发生化学反应，生成沉积物和腐蚀产物，这些沉积和腐蚀会加速管道壁的磨损和腐蚀，最终导致爆管。
3. 设计和制造缺陷屏式过热器在设计和制造过程中存在缺陷，如焊接接头处不合格、材质选用不当等问题，都可能导致管道的脆弱和破裂，引发爆管故障。
4. 不良操作和维护不良的操作和维护也是导致屏式过热器爆管的一个重要原因。
比如操作人员对系统运行状态不了解，不按规程操作；维护人员对设备的维护保养不到位，使得管道的损坏逐渐加剧。
二、屏式过热器爆管的处理措施1. 严格控制运行温度为了避免屏式过热器爆管问题，首先要尽量避免运行温度过高。
要实施有效的监测和控制系统，确保屏式过热器在允许的温度范围内运行。
2. 加强水质管理对于锅炉系统的水质管理至关重要，要定期对水质进行监测，保证水质符合标准要求，必要时进行适当的处理，避免水质问题成为导致屏式过热器爆管的原因。
3. 定期检查和维护屏式过热器需要定期进行检查和维护，确保设备处于良好的工作状态。
特别是对于接触到高温高压蒸汽的部位，要加强检查和维护，发现问题及时处理，防止事故的发生。
4. 加强培训和管理加强操作人员和维护人员的培训，提高他们的专业知识和技能，使他们能够正确操作设备、进行正确的维护和保养。
一起典型的结垢腐蚀失效分析
图 ３ 试样 １ 相组 织 金
晶粒度 ：． 级 ６５
珠光体球化级别 ： ４级
积盐 ，管子 内壁结 垢 造成 管 子弯 头 部 位 导 热 不 良，
使 管 子产生 了长期过 热 ，并最 终发 生 了爆 管 。
％
表 ２ 垢 样化 学成 分
５ 结 论及 建议
５１ 结 ． 论
Ｎ ｇ Ｉ０ ｉ２ ２ ５ ０ Ｋ ０ Ｃ Ｏ ｉ ２Ｆ ２ ３Ｃ Ｏ ％０ Ｍ ０ Ａ２ ３ＳＯ Ｐ ０ Ｓ ３ ２ ａ ＴＯ ｅ ０ ｕ
珠光体球化级别 ： ５级
金相组织 为珠光体 ＋铁索体 ， 大部分碳化 物 粒子 分 布在 铁 索 体 晶 界 上 ， 有 极 少 量 仅 的珠光 体 区域 痕迹 ， 现少 量双 晶 界现 出 象。 晶 粒度 ：． ６ ５级 珠 光 体球 化 级 别 ： ４级
金相组织 为珠光体 ＋铁素体 ， 大部分碳化 距 爆 口外 弧 约 物粒子分 布在铁 素体晶界上 ， 仅有极少量 试 样 ４８ ０ ｍ 处 向 的 珠 光 体 区 域 痕 迹 ， 现 少 量 双 晶 界 现 ５ ｍ 出 ｋ而 精 截 而 象。
改 回日期 ：２０ －５２ ０ ８０ －０
・
４９ ・
经验与探 讨 表 １ 爆管 管子 取样 金相检 验结果
金 相组 织
湖
南电Leabharlann 力 第 ２ ２ ８年 第 ５期 ８ｇ／ ￣
试 １袅 间位 形 。 样 震 盅 部 试 ２晷 间 位 样 盅 部 试 ｓ吕 袈 背 样 嚣 器
金相组织 为珠光体 ＋铁素体 ， 珠光体 区 域 形态 已完全消失 ， 碳化物粒子在铁索体 日日 已 界上分 布 ， 出现双 晶界现象 ， 在晶界 上 经出现 大量 蠕 变孔 洞 ， 晶粒 未见 明 显 变
火电厂锅炉屏式过热器爆管原因分析及处理
562023.11.DQGY火电厂锅炉屏式过热器爆管原因分析及处理陈凤斌（贞丰县电力投资有限公司）摘要：某电厂为孤网发电机组，投运约3万h，锅炉屏式过热器集箱散管在短时间内发生两次爆管，对爆口处宏观形貌、锅炉运行情况、管材金相组织和力学性能等方面进行深入分析。
结果表明，爆管管子内部存在大量氧化皮，爆管位置管材金相组织中存在大量铁素体、碳化物、沿晶裂纹和孔洞，爆管管材硬度远低于行业标准规定值，爆管原因主要是锅炉长期超温运行、频繁剧烈升降温，导致管内产生氧化皮并脱落堵管，管材金相组织老化程度达5级，性能降低，最终发生爆管。
针对这一情况，制定详细的焊接方案对爆管位置进行修复，并对孤网发电机组、参与深度调频调峰机组的运行提出几点建议。
关键词：屏式过热器；氧化物堵管；超温；爆管0 引言锅炉是火电厂最重要的三大设备之一，锅炉出现故障会影响机组安全运行，影响电网稳定，增加检修工作量及维修费用，频繁的启停和负荷大幅度变化会缩减机组使用寿命，造成巨大的经济损失。
某电厂锅炉采用哈尔滨锅炉有限责任公司设计的HG-1117/25. 4/571/ 569-WM3型锅炉，为超临界、单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的“W ”火焰型锅炉，自完成168h 试运行后投入生产共约3万h ，该电厂为孤网运行机组，发电机组参与电网深度调峰调频，机组负荷长期随电网大幅度波动。
该锅炉的屏式过热器布置在炉膛顶部，每组18根U 形管，顶棚下方材质为SA-213TP347H 、上方材质为SA-213T91，设计压力<28. 6 MPa ，设计温度546℃。
当锅炉运行时，管子外壁直接被高温烟气覆盖，既吸收炉膛直接辐射热，又吸收高温烟气对流热，工作条件十分恶劣。
管子的冷却依靠内部蒸汽，当内部没有蒸汽流动或者流动蒸汽量不足以使管子充分冷却时，会导致管子超温，进而出现氧化、变形、泄漏、爆管等情况，给机组安全运行带来严重安全隐患[1]。
屏式过热器爆管原因分析及处理
屏式过热器爆管原因分析及处理屏式过热器在工业生产中扮演着重要的角色，它是一种用于汽轮机的热交换设备，可以将高温高压的蒸汽冷却成水，然后送入锅炉再次循环使用。
在使用过程中，屏式过热器爆管的现象时有发生，这一问题给生产带来了严重的安全隐患和经济损失。
对屏式过热器爆管原因进行分析并采取有效的处理措施，对于保障生产安全和降低维护成本具有重要的意义。
1. 蒸汽侧压力过高屏式过热器在工作过程中，经常承受高温高压的蒸汽，如果蒸汽侧压力过高，会造成管壁应力集中，导致管子变形和破裂。
2. 水侧水质问题水质问题是屏式过热器爆管的重要原因之一。
水中的氧气、二氧化碳、碱度、氯离子等会对管道产生腐蚀和磨损，从而降低管壁的强度，引发管子爆裂。
3. 过热器设计问题过热器在设计制造过程中，如果不符合工艺要求或者存在缺陷，如焊接质量不合格、材料选用不当、结构设计不合理等问题，都会导致过热器的使用寿命缩短并容易出现爆管。
4. 运行过程中振动引起的疲劳屏式过热器在运行过程中有可能因为振动引起的疲劳，导致管道产生裂纹并最终爆管。
5. 维护保养不当对于屏式过热器的维护保养不当也会成为爆管的原因之一，比如清灰不及时、排污不彻底、加气作业不规范等。
二、屏式过热器爆管处理措施1. 加强生产管理建立健全的生产管理制度，严格按照标准化、程序化、规范化的生产要求进行操作，确保蒸汽和水的质量符合标准，压力、温度等参数稳定可控。
2. 加强设备检测定期对屏式过热器进行设备检测，包括管道壁厚度检测、焊接接头质量检测、损伤检测等。
及时发现问题并进行处理，以降低发生爆管的可能性。
3. 加强维护保养对于屏式过热器进行定期的维护保养工作，包括清灰、排污、检查温度、压力等参数，确保设备的正常运行状态。
4. 锻造良好的管理团队完善的管理团队可以有效降低屏式过热器爆管的风险，通过培训员工、加强技术管理、增强安全意识和应急处置能力。
5. 加强科学管理采用先进的科学管理手段，引进高新技术，优化设备结构，提高设备的安全性和稳定性。
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㊀第３３卷第１期２０１９年１月P OW E R㊀E Q U I P M E N TV o l ．３３,N o ．１J a n ．２０１９㊀收稿日期:２０１７Ｇ１１Ｇ１４;㊀修回日期:２０１８Ｇ０１Ｇ２９作者简介:张伟妮(１９８４ ),女,工程师,从事火电厂金属监督工作.E Ｇm a i l :２８３７７０７５７＠q q．c o m 电站锅炉屏式再热器管失效分析张伟妮(山西大唐国际运城发电有限责任公司,山西运城０４４６０２)摘㊀要:通过宏观分析㊁厚度及焊缝几何尺寸检测㊁室温力学性能试验㊁金相组织分析等方式,对某电厂屏式再热器管进行爆管分析.结果表明:管子的材料组织严重老化和大角度变径造成应力集中是爆管的主要原因.关键词:屏式再热器;爆管;失效分析中图分类号:T K ２２５㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:１６７１Ｇ０８６X (２０１９)０１Ｇ００２１Ｇ０４F a i l u r eA n a l ys i s f o rP l a t e nR e h e a t e rT u b e s i naP o w e rP l a n t B o i l e rZ h a n g We i n i (S h a n x iD a t a n g I n t e r n a t i o n a lY u n c h e n g Po w e rG e n e r a t i o nC o ．,L t d ．,Y u n c h e n g ０４４６０２,S h a n x i P r o v i n c e ,C h i n a )A b s t r a c t :R e h e a t e rt u b eb u r s tf a i l u r e so fab o i l e r w e r es t u d i e db y m a c r o s c o p i ca n a l ys i s ,g e o m e t r i c m e a s u r e m e n to f t h i c k n e s s a n d w e l d ,r o o m Ｇt e m p e r a t u r e m e c h a n i c a l p r o p e r t y te s t a n d m i c r o s t r u c t u r e a n a l y s i s ,f o l l o w i ng whi c h ,t h e f a i l u r e sw e r e f o u n d t ob e c a u s e db y s t r e s s c o n c e n t r a t i o nd u e t o s e r i o u s a g i n g o f t h e t u b em a t e r i a l a n d l a r g e r e d u c i n g a n gl e s ．K e y w o r d s :p l a t e n r e h e a t e r ;t u b eb u r s t ;f a i l u r ea n a l ys i s ㊀㊀再热器管作为电站锅炉四管之一,具有提高热力循环的热效率,提高汽轮机排汽的干度,降低汽耗,减小蒸汽中的水分对汽轮机末几级叶片的侵蚀,进一步吸收锅炉烟气热量,降低排烟温度等作用,但再热器一旦爆管将对电厂造成重大的经济损失.因此对已经失效的再热器管用科学的方法找到失效原因,然后采取预防措施,将有利于机组的经济安全运行[１].笔者通过宏观分析㊁厚度及焊缝几何尺寸检测㊁室温力学性能试验㊁金相组织分析等方式,对某电厂屏式再热器管进行爆管原因分析,对不合理的焊接结构进行改进,并对同部位其他管件加强检查(金相检验确定管件老化等级等),达到减少或者避免再热器爆管对机组造成重大经济损失的事故出现.１㊀机组概况㊀㊀某电厂２号机组为６００MW 亚临界机组,２００６年投入运行,至今已累计运行约６万h ,锅炉屏式再热器发生泄漏,泄漏管样为屏式再热器右数第２１屏夹屏弯管和右数第９屏内１弯管,两根管样对接焊缝两侧厚度不同.为了查找开裂原因,对２号锅炉屏式再热器开裂管样进行失效分析.２㊀试验方案㊀㊀针对失效管样开展了宏观分析㊁厚度及焊缝几何尺寸检测㊁室温力学性能试验㊁显微组织分析㊁扫描电镜分析等相关项目,并根据分析结论提出相关建议.３㊀试验结果与分析３．１屏式再热器管基本概况㊀㊀查屏式再热器管相关资料及运行工况条件:该管样材质为１２C r １M o V G ,规格为d ＝６３m m ㊁δ＝７m m 和d ＝６３m m ㊁δ＝４m m ,管壁运行温度第３３卷为４５９~４６８ħ,允许管壁温度为５８０ħ,说明管样运行温度远远低于允许温度,不存在超温引起管样失效的可能.查屏式再热器管样使用前无损和理化检验抽检报告,该批次管子外观无明显划痕或其他加工缺陷,且检测结果合格.观察失效管样,也没有明显外观缺陷.该管样在锅炉受热面由管卡固定,几乎不存在振动及碰摩情况.３．２爆口宏观检查㊀㊀对１号爆管进行宏观检查,爆口开裂于薄壁管(４m m 壁厚)侧并沿焊缝热影响区发展,见图１.爆口最大宽度约３m m ,裂缝长度约４５m m ,爆口两端平整,未见明显塑性变形,爆口附近未见明显减薄.原始爆口附近为吹损减薄形成的二次纵向爆口,爆口内壁㊁外壁检查存在轻微氧化现象,见图２.管子内壁焊接接头处厚壁管与薄壁管呈锥形平缓过渡,未见过渡台阶.图１㊀１号爆管宏观形貌图２㊀１号爆管爆口宏观特征㊀㊀对２号爆管进行宏观检查,裂纹位于厚壁管(７m m 壁厚)侧㊁距离焊缝边缘约１０m m ,沿管子环向延伸发展,见图３.原始爆口最大宽度约３m m ,裂缝长度约５０m m ,爆口两端平整,未见明显塑形变形,爆口附近未见明显减薄.管子上存在吹损减薄形成的二次纵向爆口.沿管内纵向观察,焊缝旁边厚壁管子存在变径台阶,变径台阶根部附着有黄褐色腐蚀产物,爆口裂纹沿台阶根部环向发展[２],见图４.图３㊀２号爆管宏观形貌图４㊀２号爆管爆口内部特征３．３厚度及焊缝几何尺寸测量㊀㊀对１号爆管爆口附近管子进行超声波测厚,爆口附近的测厚数据分布见图５,爆口周边最小壁厚３ ８８m m ,壁厚减薄不明显,排除磨损和吹损爆管的可能.图５㊀１号爆管壁厚测量㊀㊀依据D L /T８６９ ２０１２«火力发电厂焊接技术规程»要求,工作压力小于９ ８１M P a 的锅炉受热面管子焊接接头属于Ⅱ类焊接接头,焊缝外观检查要求焊缝余高小于３m m ,但此处实际余高测量值为３ １２m m ,高于标准要求(见图６).焊缝余高过高导致焊缝处应力集中.图６㊀１号爆管焊接外观质量２２第１期张伟妮:电站锅炉屏式再热器管失效分析㊀㊀对１号爆管解剖后观察,管子内壁焊缝两侧不同厚度管子均匀对接,无变径台阶,焊接接头尺寸符合标准要求(见图７).图７㊀１号爆管焊缝宏观尺寸㊀㊀对２号爆管爆口附近进行超声波测厚,发现爆口附近的壁厚减薄不明显,排除磨损和吹损爆管的可能.检查焊接外观质量符合要求.对２号管子解剖后观察,焊接接头变径台阶角度为４５ʎ,见图８.图８㊀２号爆管焊接接头对口形貌㊀㊀D L /T８６９ ２０１２要求:焊件对口时,外壁(或表面)尺寸不相等而内壁(或根部)齐平时,应当依据图９所示对口处理方法进行焊接.图９中变径台阶角度为１５ʎ,保证了变径处平缓过渡,减小了此处应力集中.由此可见,该２号爆管焊接接头对口尺寸不合格.４５ʎ变径台阶,既造成了此处应力集中,也使台阶根部易沉积腐蚀产物.图９㊀对口尺寸要求３．４室温力学性能试验㊀㊀对１号㊁２号管样分别选取两处直管段部位制取原厚度力学性能试样进行室温力学性能试验,结果显示:屈服强度㊁抗拉强度及断后伸长率三项力学性能指标均符合G B５３１０２００８«高压锅炉用无缝钢管»要求.试验数据见表１.表１㊀室温力学性能试验数据项目㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀１号爆管㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２号爆管㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀７m m 壁厚４m m 壁厚７m m 壁厚４m m 壁厚标准要求屈服强度/M P a ３８０３６６３６３３７４３２９３４３３８０４１８ȡ２５５抗拉强度/M P a ５３６５２７５１１４９１４９３５０９５０７５３４４７０~６４０断后伸长率/％２７．５３１．５３３．５３２．５２７．５２７．０２９．５２７．０ȡ２１３．５显微组织分析㊀㊀对１号㊁２号爆管管样分别选取爆口边缘㊁焊缝和两侧母材于金相显微镜下进行显微组织观察.３．５．１１号爆管７m m 壁厚管子母材及焊缝热影响区金相组织均为铁素体＋碳化物,铁素体晶界㊁晶内弥散分布着碳化物,管子母材晶粒大小基本均匀,晶粒度５~６级,珠光体已全部分解,珠光体球化４级,组织完全球化,见图１０㊁图１１.图１０㊀１号爆管７m m 壁厚管子母材金相组织㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１１㊀１号爆管７m m 壁厚管子侧焊缝热影响区金相组织３２第３３卷㊀㊀４m m 壁厚管子母材金相组织为铁素体＋珠光体,晶粒大小均匀,晶粒度约６级,珠光体形态清晰,珠光体球化２~３级,金相组织未见异常,见图１２.１号管样焊缝金相组织为铁素体＋贝氏体,金相组织未见异常,见图１３.图１２㊀１号爆管４m m壁厚管子母材显微组织图１３㊀１号爆管管样焊缝显微组织３．５．２２号爆管７m m 壁厚管子母材金相组织为铁素体＋珠光体,珠光体呈聚集形态,形态完整㊁清晰,晶粒大小基本均匀,晶粒度５~６级,珠光体球化约２级,金相组织未见异常,见图１４㊁图１５.图１４㊀２号爆管７m m壁厚管子母材金相组织图１５㊀２号爆管７m m 壁厚管子裂纹处金相组织㊀㊀４m m 壁厚管子母材金相组织为铁素体＋珠光体,晶粒大小基本均匀,晶粒度７~８级,珠光体球化约２级,金相组织未见异常,见图１６.２号管样焊缝金相组织为铁素体＋贝氏体,金相组织未见异常,见图１７.图１６㊀２号爆管４m m壁厚管子母材金相组织图１７㊀２号爆管管样焊缝金相组织４㊀结语㊀㊀通过以上分析得出以下两点结论:(１)焊缝和母材组织严重老化及焊缝尺寸不合格为爆管的主要原因.(２)大角度变径造成应力集中,使台阶根部易沉积腐蚀产物,应力集中区在内应力和残余应力等综合应力的作用下率先开裂,腐蚀产物加速裂纹扩展,最终导致此处泄漏爆管.参考文献:[１]孙明成,李宏强,张艳红,等．热电厂锅炉屏式再热器管开裂原因分析[J ]．理化检验(物理分册),２０１４,５０(３):２１９Ｇ２２２．[２]娄杰云．T ９１/P ９１钢的性能分析及焊接工艺[J ]．华电技术,２０１０,３２(４):３５Ｇ３８,７９．４２。