熱電站鍋爐水冷壁爆管原因分析

張寶紅

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

熱電站鍋爐水冷壁爆管原因分析

張寶紅

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

我廠電站兩臺高壓燃煤鍋爐2009年發生多起水冷壁爆管事故，采用化學分析、測厚等方法對失效水冷壁進行分析，結果表明:水冷壁爆裂主要原因是管壁內側水垢阻礙熱傳導所致

燃煤鍋爐;水冷壁;水垢;失效分析

2009年洛陽隆惠石化工程公司熱電站兩臺高壓燃煤鍋爐因水冷壁爆管泄漏導致停爐9次，因省煤器泄漏導致停爐5次，爆管后，電站要求對部分爐管測厚檢查并對材質進行化學分析，爐管材質為20G，規格:Φ61×5。

1 管壁檢測

首先對爆管處及附近管壁定點進行測厚檢查，結果見表1。

表1 壁厚檢測結果 mm

通過測厚檢查發現壁厚變化不是很大，排除了因爐管厚度減薄引起爆管的可能性。

2 化學成分分析

對爐管取樣進行化學分析，結果表明，其成分符合高壓鍋爐用無縫鋼管20G的標準要求，見表2。

表2 化學成分分析

3 解剖分析

對爆管段水冷壁管縱向剖切后發現，水冷壁管內附著有一層水垢，水垢厚度大約0.5mm，水質問題造成管內壁結垢阻礙了正常的傳熱，由于熱量不能及時被帶走，在爐膛高溫作用下管子局部過熱，超過許用溫度后屈服強度降低，在內部介質高壓作用下發生塑性變形而鼓包、進而裂口泄漏，另外從2009年11月以后停爐檢修時陸續發現部分水冷壁管內出現嚴重的垢下腐蝕現象，最深處減薄到2～3mm以上，也是造成鍋爐連續爆管的主要原因。

4 分析與討論

爐管的化學成分符合GB5310－1995標準對20G鋼的要求，鋼中非金屬夾雜物含量不高，水冷壁管冶金質量和鍋爐運行情況符合設計要求。爐管爆裂表明失效水冷壁爐管在使用過程中溫度已超過了鋼的Ac3溫度(20G鋼的Ac3溫度為855℃)，這是因為向火側水冷壁爐管內存在水垢，導致爐管傳熱受阻形成局部過熱，使該部位溫度迅速上升至Ac3相變溫度以上，這必然引起該區域爐管的耐熱強度下降，并在工作壓力下發生塑性變形形成鼓包，當鼓包膨脹減薄到一定程度，鼓包爆裂，爆裂瞬間，水冷壁管內蒸汽將快速穿過爆口，使爆口附近管壁迅速冷卻到中溫轉變溫度區發生貝氏體轉變，而組織的相變進一步惡化爐管的力學性能，促使爐管破裂。

5 結論

通過以上分析可知，加強爐水質量控制，提高水質合格率，是避免水冷壁爆管的重要因素，還需要對鍋爐本體水冷壁進行專業清洗，以延長其使用壽命，加強日常的維護與保養，使其能夠長周期運行。

TQ050.7

B

1003－3467(2010)12－0054－01

2010－04－28