火电厂锅炉末级过热器爆管事故分析

火电厂HG-1980/25.4-YM1型号锅炉末级过热器爆管事故分析

1.概述

某电厂1号锅炉型号为HG-1980/25.4-YM1，为640MW超临界参数变压运行直流炉，单炉膛一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构∏型。1月25日19时10分，末级过热器发生爆管，爆口位于炉右侧数第11屏（总30屏）内一圈出口侧，距顶棚管200mm左右，弯头迎火面的侧面。

机组截止爆管时已运行22475.204h。末级过热器工作压力24.3Mpa，工作温度550℃。

厂方割取爆管送至我单位进行失效分析。管样规格为φ44.5×8.3mm，材质为T91。

2.管样宏观检查

爆口处管段胀粗变形，见图1。爆口呈鱼嘴状，长约32mm，爆口边缘粗钝，减薄至4.3mm，爆口侧分布着数道纵向丛裂，见图2。管段内壁附着一层较为致密的氧化皮，爆口附近的氧化皮上分布着密集的树皮状丛裂，见图3。

图1 爆管宏观形貌

图2 爆口形态图3 爆口附近内壁丛裂

3.金相检验

使用仪器：德国Axio-observer AIM倒置式金相显微镜。

分别在爆口边缘和远离爆口的管样端部切取试样，经过镶嵌→研磨→抛光→苦味酸酒精溶液擦蚀→显微镜观察后，详细情况分述如下：

爆口边缘：未见超标夹杂物。金相组织为碳化物颗粒+蠕变孔洞，组织完全球化，见图4。内壁氧化皮厚度δ=1.163mm，见图5。

200×已蚀1000×已蚀

图4 爆口金相组织

图5 爆口侧内壁氧化皮50×已蚀

管样端部：未见超标夹杂物。金相组织为均匀回火索氏体，为T91正常组织，见图6。内壁氧化皮厚度δ=0.818mm，见图7。

200×1000×

图6 管端金相组织

图7 管端内壁氧化皮50×

4.光谱检验

使用仪器：德国SPECTOR定量光谱仪。

检验结果见表1。

元素 C Si Mn P,≤S,≤Cr Mo V

试验数值0.115 0.341 0.54 0.003 0.002 9.24 0.87 0.246 0.108 0.352 0.57 0.003 0.002 9.26 0.86 0.237 0.120 0.359 0.59 0.003 0.002 9.25 0.88 0.249

平均值0.114 0.351 0.57 0.003 0.002 9.25 0.87 0.244

ASME SA213 T91 0.08～

0.12

0.20～

0.50

0.30～

0.60

0.040 0.030

8.00～

9.50

0.85～

1.05

0.18～

0.25

由表1可看出，管样的化学成分符合ASME标准对T91的要求。

5.显微硬度检测

使用仪器：日本岛津HMV-2T显微硬度计

在金相试样上分别进行硬度检测，结果见表2。

表2 显微硬度检测结果（荷载m=1000g）

硬度值(HB)

试样位置

试点1 试点2 试点3 平均值爆口中心142 141 145 143 距离爆口15mm 179 183 182 181

由表2可知，管样端部硬度值正常，爆口中心硬度值明显下降，与金相检验结果相符。

6.结论

由以上分析可知，管样材质符合ASME标准要求，金相样面未见超标夹杂物及其他原始缺陷。管段内壁氧化皮较厚，爆口边缘粗钝且开口不大，爆口附近分布着密集纵向细裂纹，爆口处组织完全球化并出现蠕变孔洞，硬度明显下降。这些均符合长时超温爆管特征。因此本次爆管主要为长时超温所致。