屏式过热器爆管原因分析

０ １ ～ ０．７ ．７ ３
０．０～ ０ ７ ４ ．
测试
Ｓ
Ｃｒ
ＭＯ
ＧＢ５ １ ３ ０
≤ ００ ５ ．３
０９ ． ０～ １２ －
０． ２５～ ０． ３
０． １ １
０．６ ２
０． ４
００ ２ ．１
０ ９ ．１
０． ３１
Ｐ
００ ５ ． １
≤０ ０ ５ ．３
为 ５ ０ｏ 。 ２ Ｃ
４炉屏 式过热器于 ２ １ ＃ ０ ０年 ７月 ２ 日发 生 爆 ４ 管 ， 破点 位 于第 ４屏 （ 炉前 往 炉 后 看 ， 左 向右 爆 从 从
数） 炉后 第 ｌ 管 向火 面 、 弯头 处 。 根 下 该炉 于 ２ ０ ０ ３年
（） 置 ａ位
８月 投入运 行 ， 至爆管 时 已 累计 运行 了 ２ ０ 。 ２５ ０ｈ
１ 检 验项 目与方 法
将 出现爆 管 的炉管 和最 外 ２圈直 管段 的 １根 （ ２ 个测 点相 距 ５ ０ｍ ，用线 切割 的方 法在 破 口及其 ０ ｍ）
他部 位切 取相 关试 件 ，制备 成微 观分 析样 品及 力学
性 能试样 。用 湿法 化学 分析 方法 测定 钢管 的化 学成 分 ，用 Ｏ Ｙ Ｕ Ｈ 型金 相显 微 镜 观 察 各 样 品 的 Ｌ ＭＰ ＳＢ 碳化 物形 态 、 织 形貌 和断 口特征 ， 相组 织采 用质 组 金
２２ 化学 成分 ． 爆 管 的化 学成 分测 试结果 见 表 １ 。
表 １ 化 学 成分
Ｔ ｂ １ Ｃ ｅ ｃ ｌｃ ｍｐ ｓ ｉｎ ａ ｈ ｍｉａ ｏ ｏ ｉ ｏ ｔ
ｗ／ ％
／ 勇 ／ ｕ
ｗ／ ％
测试
Ｃ
Ｓ ｉ
Ｍｎ
Ｇ ３ ０ Ｂ５ １
０ ０ ～ ０． ．８ １ ５
２１ ０ ２年第 ｌ 第 ３期 ９卷
化工 生产 与技 术
Ｃ ｅ ｉａ Ｐｏ ｕ ｔ ｎａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｈ ｍ ｃｌ ｒｄ ｃｉ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｏ ｇ
‘ ３・ ５
屏式过热器爆 管原 因分 析
王 斌 孙 丽
（． 苏省特 种设 备安 全监 督检 验研 究院 ， １０ ３ １江 ２００ ；
２５ 综 合 分 析 ．
１ 口处 向火面和 背火 面 的金相组 织 见图 ２ １ 爆 。
由图 ２ａ和（） （） ｂ可见 ， 织为铁 素 体＋ 组 颗粒 状 碳化
物 ， 光 体 区域 形 态完 全 消失 ， 变 孑 洞剧 增 ， Ｌ 珠 蠕 Ｌ 孑 洞 链 有较 强 的方 向性 ， 蠕变 裂纹较 多 。晶粒 度为 ９级 。
均符 合要 求 ，爆 口附 近的 常温 和高温 抗拉强 度均 低
于标 准 参考值 要 求 ，该 部 位炉管 性 能均 出现 了明显
劣 化 。 管 的主要 原 因是长 期超 温运 行 ， 爆 引起 早期 蠕 变 孑 洞 及蠕 变裂 纹 。 行 中裂纹 不断 扩展 ， Ｌ 运 最终 导致 开裂 失效 ： 式过 热器 下部 位置 温度场 分布 不均 ， 屏 在 相距 ５ ０ｍ ０ ｍ左 右就 存在 明显 的温 度梯 度 。
球化 级别 为 ５级 。 由 图 ２ ｃ 可 见 ， （） 组织 和 向火 面一
１屏 式 过 热 器 出 Ｅ工 质 温 度 为 ４ ０ ｏ 运 行 时 ） ｌ ３ Ｃ． 间近 １ ．ｘ ０ ｈ ２５ １。 。但 从爆 口 ２侧 直 管段 的金 相组 织 看 ， 化物球 化 已达到 严重 球化 。 外 ２圈直 管段用 碳 最
试 ， 测试 结果 如表 ２所 示 。 其
表 ２ 常 温 力 学性 能
Ｔ ｂ ２ Ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｒ ｐ ｒｙｉ ｏ ｍ ｅ ｅａ ｕ ｅ ａ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅ ｔ ｎ ｒ ｏ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｐ
取样位置 ￣／ ａ ｔ ／ ａ ＭＰ ｒＭＰ ｂ
６％ ／ 显微维氏硬度 Ｈ Ｖ
（） ａ 形貌
图 １ 爆 口位 置 及形 貌
Ｆ ｇ １Ｃｒ ｃ ｉ ｇ ｐ ｓｔ ｎ ａ ｄ ｍｏ ｐ ｏ ｏ ｙ ｉ ａ ｋ ｎ ｏ ｉ ｏ ｎ ｒ ｈ ｌ ｇ ｉ
量 分数 ４ ％的硝 酸酒 精 溶液 腐蚀 ， Ｃ Ｓ ２ ０ 用 Ｓ 一 ２ ２电子
万 能试 验 机测定 试 样 的抗 拉 强度 、屈服 强 度 ｏ 、 ｒ
２ ０ｔ ， 口过 热蒸 汽压 力 ９８ＭＰ 、 度 ５ ０ｏ 。 ２ ｈ 出 ／ ． ａ温 ４ 锅 Ｃ
炉在 炉膛 上部 分 出 口处 布 置 了十 屏 屏式 过 热 器 ， 规
格 为 ＋ ２ｍ ５ｍ 材 质 为 １Ｃ ｌ Ｖ。屏 式 过热 ４ ｍｘ ｍ， ２ ｒＭｏ
器 出 口处 烟 气温 度 为 ９ ８ ８．ｏ ４ Ｃ。过 热 器 内工 质 温度 进 口、 口温 度分 别 为 ３ １１ｏ ４ ００ｏ 壁 管 温度 出 ６ ． Ｃ、３ ． Ｃ：
Ｖ
Ｏ１ ．５
０１ ． ５～ ０ ３ ．
表 １结果 显示 ，爆 管 化学 成分 符合 Ｇ ３ ０ Ｂ ５ ｌ— ２０ ０ ８要求 『 ３ １ 。
２３ 力 学 性 能 ．
（ 向火 面横 向 ａ ）
（ ｂ ）向火 面 纵 向
在爆 口的 ２侧分 别取 样 ，进行 常温 力学性 能 测
爆 口处 ２
ＧＢ５ 】 ３０ ／ ４ ４ ￣ ４ ＞２ ５ ７ ０ ６ ０ ≥ ２ １
图 ２ 爆 口处 金 相 （ 片 ５ ０ ） 照 ０ ｘ
Ｆ ｇ ２ Ｍｅａ ｌｇ ａ ｈ ｃ ｐ ｏ ｆｃ ａ ｋ ｎ ｌ ｃ ｉ ｔｌ ｒ ｐ ｉ ｈ ｎｓ ｏ ｒ ｃ ｉ ｇ ｐ ａ ｅ ｏ
ｃ １背 火 面
爆 口 １ １ ０ ，３２ ４ ２ ３ ７２ ９６ １５ ４ ，１ 侧 ３ ９ ０ ４ ，４ １２ ． ，２ ． ５ ，１６ ４ ３
爆 口 １ ２ ４ ，３８ ４ １ ６ ６９ ７９ １２ ６ ，１１ 侧 ３ ３ ３ ７ ，４４ ２ ． ，２ ． ６ ，１４ ６ 爆口另 １ １ ３ ３ ６ ５ ８ ． ６３ １ ８ ５ ，１０ 侧 ４ ，３ ４ ，４０ ２ ８ ４ ６ ７ ，２ ． ５ ，１６ ６ 爆口另 １ ２ ３ ２ ７ ９ ，４ ６ ２ ． ４５ １ ８ ６ ，１８ 侧 ８ ，３３ ４ ６ ９ ３ ，２ ． ８ ６ ，１６ ６ 爆 口处 １
提 出 了预 防 措 施 。
关键 词
锅 炉 ； 式过 热 器 ； 温 ； 管 屏 超 爆
中 图分 类 号 Ｘ ２ ． ９８ ３
文献 标 识 码 Ｂ
Ｄ Ｉ１．９ ９ ．ｓ．０ ６ ６ ２ ． １．３ １ Ｏ ０３６ ／ｉ ｎ１０ － ８９２ ２０ ． ８ ｊｓ ０ ０
锅炉 的关键 部 件炉 管爆 裂是 常见 事故 之一 。炉 管爆 裂易 造成人 员 伤亡 、 炉 ， 企业 造成 重大 的经 停 给
２ 中材装 备 集 团有 限公 司南京 分公 司， １０ ０ 南京 ） ． ２ １０ ：
摘 要 采 用 宏 观 分 析 、 学 成 分 分析 、 械 性 能试 验 以 及金 相 显 微 分 析 等 方 法 对 爆 管 样 品 化 机
进 行 了分析 。结果 表 明 ， 式过 热 器爆 管原 因主 要 是 长 期 超 温 运 行 引起 。并根 据 实 际情 况 屏
Ｔａ ｈ ｒ ｔ ｒ ｔｎ ｉ ｒ ｐ ｒ ｅ ｎ ｈ ｇ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｂ ３ Ｓ ｏ ｅ ｍ ｓｌ ｐ ｏ ｅ ｉｓｉ ｉｈ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｔ ｅ ｅ ｔ
征 。爆 Ｅ 处 平 均 管 壁 厚 为 ４５ ｌ ．６ｍｍ，平 均 管 径 为 ４ ．３Ｉ 弯 头未 爆处 平 均 管壁 厚为 ４６ ２６ Ｉ Ｔ Ｂ， ． ｍｍ． ５ 平均 管径 为 ４ ． ２５ ｍｍ， 口处 产 生 了 约 ８ ％的减薄 ， ７ 爆 ． ８ 胀 粗 约为 １ ％， ． 由此 可 见该 爆 口无 明显 胀 粗 ． 有 少 ５ 仅 量减 薄 。
针 对上述 情 况 ， 建议 如 下 ：
上说 明该 区域实 际运行 温 度远远 超 过设计 温 度 。
２根据 Ｌ ｒｏ — ｌ ｒ １ ａｓｎ Ｍｉｅ 寿命 估算 公 式估 算 实 际运 ｌ
行 时爆 管处 的工 质温度 ：
Ｔ１ ＋ ） 常数 。 （ ｔｃ＝ ｇ
式 中 ， 为热 力 学 温度 ． 为 运 行 时 间 ， 参数 ｔ ｃ为
只有 ３ ４级 。 —
３最外 ２圈直管 段 （ １２ 里 侧 １根分 析 。 ） 钢 ０） ２部 位 内壁 氧化膜 厚度 差别不 大 ， 壁 有所差 异 ， 外 但厚度 均 较薄 。 金相 组织 为 回火 贝 氏体 ， 化 物大部 分沿 晶 碳
爆管 ２ 的高温短 时拉 伸试验结果 如表 ３所示 。 侧
由表 ３可 知 ，爆管 ２侧 的抗拉 强 度和延 伸 率均 低于标准参考值 ， ２侧的抗拉强度存 在一定 的偏差 。 且
２４ 金 相 分 析 ．
界 呈弥 散或颗 粒状 析 出 ：但 ２个部 位 的碳化 物析 出
程 度有 差异 ， 个 球化 级别 为 ３级 ， 个 为 ２级 。 １ １
收 稿 日期 ：０ ２ ０ —７ ２ １— ３ ０
爆 口纵 向长 ８ ｍ，横 向最宽处 约 为 ５ｍ 断 ５ｍ ｍ，
・
５ ・ ４
王
斌等
屏 式过 热器 爆管 原 因分 析
经验 交流
裂面 粗糙 不平 整 ，裂 Ｅ边 缘较粗 钝 ，呈脆 性 断裂特 Ｉ
表 ３ 高 温 短 时拉 伸 性 能 （４ ５ ０℃ ）
延 管原 因作 出综 合评 判 。
济损 失 。 尽管 工程 技术人 员 想方设 法 预 防 ， 但此 类事
故仍 屡发 生【］ 文就 一起 最 近发生 的爆 管事 故进 ｌ 。本 － ２ 行分 析 ， 探讨其 事 故起 因并 提 出预防措 施 和建 议 。
（２ ｒＭｏ 为 ２ ） １Ｃｌ Ｖ ０。 １Ｃ ｌ Ｖ设 计 工质 温度 ９＝ ４ ２ ｒＭｏ ５ ０ｏ Ｃ、运行 时 间
１ 行人 员 应严 格 按照 锅炉 运行 操作 规 程进 行 １ 运 操作 ， 强对 锅炉 运行 温度 的控 制 ， 免引起 长 时间 加 避 超温。 同时应 严格 控制 升 降负荷 的速 度 ， 免受 热面 避 管 子承 受额外 的附加应 力 ； ２扩 大 ４ 炉 屏 式 过热 器 管 取样 分 析 ， 据分 析 １ 根 结 果 决 定 是 否需 要 对 ４ 炉屏 式 过 热 器 管 采取 全 部
某热 电厂 ４ 炉 是杭 州某 锅炉 厂生 产 的 Ｎ Ｇ一
２ 结 果 与 讨 论
２１ 宏 观 检 查 ．
爆 口位 置及其 爆 口处 的裂 口形貌 如 图 １ 示 。 所
ｌ Ｏ０ｍｌ ｎ
２ ０９８ Ｍ２ 型 单汽 包 自然 循 环 煤 粉 炉 ，蒸 发 量 为 ２ ／． 一 １
１４ ２ ，１９ ２ ，１８ ３
１ ５ ７ ，１４ ７ ，１７ ７
样 ， 光体 区域 中 的碳 化物 大都分 布 于 晶界 上 ， 珠 仍有 少量珠 光体 区域 痕迹 ， 未发 现蠕变 孑 洞和微 裂 纹 。 Ｌ 晶
粒度 为 １ Ｏ级 ， 化级 别为 ４级 。 球
２爆 口 ２侧 直 管 段 均 未 发 现 蠕 变 孑 洞 和 微 裂 ） Ｌ 由表 ２可 知 。爆 口 ２侧 的屈服 强度 和延 伸率 均 符合 标准 要求 ， ２侧 的屈 服强度有 明显差异 ， 度 但 强 低 的 １ 硬度 也稍 低 ， 管 的抗拉 强度低 于标 准 。 侧 爆 纹 ， 球 化 级 别 有 差 别 ， 侧 已达 ４５ ５级 ， １ 但 ｌ ．～ 另 侧
钢是 钢 １ ２ ０ ，它 的高 温性 能要 优 于钢 １ Ｃ ｌ Ｖ， ２ ｒＭｏ 许
２１ ０ ２年第 １ ９卷第 ３期
化 工生 产与 技术
Ｃ ｅ ｉａ Ｐｏ ｕ ｔ ｎａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ ｈ ｍ ｃｌ ｒｄ ｃｉ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｏ ｇ
。 ５・ ５
用 金属 壁 温也 高 ， 受 热 面管 子 的许 用 壁 温为 ６ ０ 其 ０－ ６ ０ｏ 而钢 １２的碳 化物球 化 已达 到 中度球化 。以 ２ Ｃ， ０