鍋爐對流過熱器管爆漏原因

摘 要:根據電廠670t/h鍋爐對流過熱器爆漏案例進行分析，及結合爆漏處割管取樣進行分析，論證過熱器磨損變薄、運行方式不合理及調整不及時管壁長期超溫爆管的主要原因。

關鍵詞:鍋爐 對流過熱器 超溫 爆漏

中圖分類號:TK223.32文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0042-02

2011年5月1日，撫順電廠運行中的2號機組鍋爐發生對流過熱器爆漏，經過割管取樣全面檢查分析，確定爆管原因為運行周期過長，運行調整不及時，高溫煙氣作用致使對流過熱器長期超溫過熱運行，引發嚴重的金屬組織珠光體球化，最終導致高溫段對流過熱器爆管且大面積管徑脹粗。

撫順電廠2號鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的HG-670/13.7-YM9型超高壓、一次中間再熱的單汽包、自然循環煤粉鍋爐。額定過熱蒸汽溫度540℃、壓力13.7MPa，高溫段對流過熱器煙氣進/出口溫度1069/768℃，工質進/出口溫度491/540℃，尺寸∮42×6mm，管子節距橫向/縱向80/100mm，煙氣橫向沖刷且與工質順流布置，材質為12Gr1MoVG，管材允許溫度580℃。

1 事件經過

1.1 事件發生前機組狀態

機組負荷142MW，蒸汽流量447t/h，過熱器壓力8.13MPa，機前壓力7.94MPa，主汽溫度533℃/527℃，給水流量446t/h，給水壓力13.27MPa，汽包壓力9.05Mpa。

1.2 事件過程

2011年05月01日04:52，2號機組啟動后準備定溫定壓，在將功率回路投入后，進行單閥切順序閥操作過程中，汽機1、2、3號高壓調速汽門突然關閉，4號高調門關至6%，鍋爐蒸汽流量由447t/h下降至126t/h，機組負荷由142MW下降至13MW，過熱器壓力由8.13MPa升高至13.11MPa。值班員立即就地油槍穩燃，同時立即停止13～16號給粉機運行，全開減溫器調整門，并以100MW/min的負荷率開啟調速汽門，04:57高壓調速汽門全開，機組負荷由14MW升至190MW，鍋爐蒸汽流量由126t/h升至549t/h，鍋爐主汽溫度由533℃/527℃升高至595℃/583℃后下降，05:06各項參數恢復正常。

2 設備檢查及分析

檢查高溫段對流過熱器北數第40排外圈第一根脹粗，彎管部位有裂紋;第41排外圈第一根哧薄;第42排外圈第一根爆管，管口呈喇叭狀;第43排外圈第一根脹粗后裂紋漏泄，見圖1。折焰角處水冷壁北數51、53根哧漏。其他管排共計66根局部管徑脹粗現象，見圖2。

2.1 試驗與分析

取3段彎管為試驗管材，分別編號為1#、2#、3#，其中1#、2#為已經爆管管段，3#為未泄漏，但懷疑發生過熱的管段。從爆口的宏觀照片可見，爆口處破口邊緣粗鈍，管徑有一定脹粗，管外壁氧化皮較厚，有樹皮狀縱向微裂紋(圖3、圖4)，屬長時過熱爆管特征。未泄漏的3#樣品外壁有較厚氧化皮，宏觀形貌與爆管管段相似(圖5)將管材切開后觀察其截面，發現彎管外弧處明顯減薄(圖6)。

2.2 金相檢驗

對采樣進行金相檢驗，1#、2#爆口處及3#樣品彎管外弧處金相組織為均鐵素體加碳化物，球化4～5級，為過熱組織(圖7～9);3#樣品外弧外壁處可見多處細小裂紋，由外壁向基體內部深入，深度約4～5個晶粒(圖10、圖11)。

2.3 對流過熱器爆漏原因

對流過熱器換熱負荷較高，工質行程長、流阻大，容易超溫過熱。而且過熱器管長期在高溫下承受內壓對管子的切向應力作用，發生金屬蠕變而導致管徑脹粗和金相組織轉變。對流過熱器采用的12Gr1MoVG珠光體耐熱鋼，在高溫和應力長期作用下將發生珠光體球化組織轉變。經查DCS畫面內金屬壁溫曲線，及相關記錄發現機組近6個月曾多次發生管壁超溫現象，單次時間最長達17分鐘(最高溫度587℃)，超出過熱器管壁溫度設計限值超溫運行，加快金屬蠕變速度，當05月01日發生鍋爐超溫超壓后，隨溫度進一步提高(過熱器壁溫620℃/613℃)，加劇鋼中鐵素體和珠光體組織轉變，導致金屬蠕變極限和持久強度降低而發生爆漏。

3 結語

發生爆管的過熱器管宏觀形貌具有長時過熱特征，組織球化嚴重，而運行曲線記錄多次發生管壁超溫，對流過熱器管壁長時間超溫過熱是主要原因，超溫超壓降低金屬蠕變極限和金屬強度，最終導致對流過熱器爆漏的發生。