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）16-0279-02

0 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。

1.5 金相分析在爆管管段破口附近做现场金相检查，其结果如图2、图3、图4所示。

金相组织（图3）为铁素体+珠光体：珠光体已发生明显球化现象，沿晶界分布颗粒状碳化物。

金相组织（图4）为铁素体+珠光体：珠光体已严重球化，铁素体和沿晶界分布颗粒状碳化物。

2 运行分析

①该锅炉设计煤种发热量为5500～5700卡/公斤，现实际为6000卡/公斤以上，导致锅炉烟温，尤其为过热器段烟温高于设计温度，按原煤种低温过热器段烟温设计温度为580～600℃，实际上现煤种低温过热器段烟温温度为730℃左右。②该锅炉实际运行时经常出现低负荷运行（特别是夏季），此时即使烟温不超，但过热器内蒸

汽流量降低，会使冷却能力变差，同样会引起过热器管壁温度升高。

③该锅炉实际运行时出现过过热器管结焦情况，由于结焦造成烟气通道不畅和形成烟气走廊，必然会加速过热器管壁温度升高，低温过热器爆管集中在左侧部位，更好的说明了此问题。

3 爆管分析

①该爆管管段宏观检查表明，裂口边缘比较粗糙，外壁有氧化层，裂纹附件有明显的蠕变裂纹，管径无明显涨粗，管壁几乎不减薄，爆口较小，呈鼓包状，表现出比较典型的长时间过热特征。

②化学成分分析表明：排除了材质用错的可能性。

③硬度测试表明：由于长时间过热导致珠光体球化和碳化物的聚集，使钢在常温下的硬度（hb）等降低，球化还会加速钢材的蠕变进程。

④金相分析进一步确认了珠光体球化和碳化物的聚集现象，因为只有长时间超温（20g设计温度为480℃以下）才会出现以上现象。

⑤燃烧所用煤种不正确、低负荷运行及过热器管结焦都为过热器管超温运行提供了必要条件。

4 建议及对策

针对以上分析，提出以下建议与对策：

①应合理配煤。近阶段应调整目前锅炉煤种，按该锅炉设计煤种（发热量为5500～5700卡/公斤）提供燃料。

②加强运行管理。对锅炉进行优化燃烧调整试验，对过热器壁温进行在线监视，通过对炉膛出口烟温、过热器温、锅炉负荷、燃烧

氧量、炉膛排烟温度等各种运行参数的在线检测，建立在线优化运行指导系统，确保在主参数合格的前提下，防止再次出现过热器结焦。

③应加强锅炉热工仪表的管理使用，保证所有仪表在合格有效期内，适当增加温度测点（如过热器壁温），以做为运行分析和调整措施的参考。

④爆管是长期超温导致材质劣化的集中反应，在爆管周围一定区域内的其它过热器管，都存在超温导致材质劣化的隐患，一旦条件成熟，随时都会出现再次爆管的可能，因此应及时采取措施，确认该炉低温过热器管状况，以采取相应的对策。

⑤该锅炉没有进行过内部检验，修理后，应同时进行锅炉内部检验，发现和消除其它安全隐患，确保锅炉安全运行。

参考文献：

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[2]高军，张昕，王欣.高温段过热器爆管情况分析[j].化工机械. 2010（04）.

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