某循環(huán)流化床鍋爐水冷壁爆管事故分析

【摘 要】 某熱電廠型號為××-75/3.82-M的燃煤循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管子在2014年1月發(fā)生爆管。根據(jù)該爐的實際情況，通過分析，對防止水冷壁爆管的預(yù)防措施做了一些建議。

【關(guān)鍵詞】 鍋爐水冷壁 爆管

1 概況

該爐于2008年投入運行，型號為××-75/3.82-M，為循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐為膜式水冷壁，管子規(guī)格為φ60×5，材質(zhì)為20G，GB3087。2014年01月12日，該爐爐膛右側(cè)墻水冷壁前數(shù)第7根管子發(fā)生爆管，造成停爐事故。爆管位置為爐膛水冷壁衛(wèi)燃帶上方約180mm處，爆裂為縱向斷裂，長度約160mm。

2 失效分析

2.1相關(guān)檢驗

（1）管子外觀尺寸檢查

用游標卡尺檢驗裂口處直至距裂口約20mm處管壁厚度，裂口處壁厚為0.3mm，20mm處壁厚為4.9mm，失效位置明顯減薄，壁厚減薄環(huán)向?qū)挾葍蓚?cè)相加平均23mm。

（2）元素分析

全定量光譜分析

表1 光譜分析結(jié)果

符合GB/T3087的要求。管子材質(zhì)無錯用。

（3）硬度檢測

硬度計檢測失效部位和環(huán)向距離20mm處母材，測得最大硬度137HB。在合格范圍內(nèi)。

（4）金相分析

①非金屬夾雜

對失效位置和環(huán)向距離20mm處母材進行非金屬夾雜檢測。100倍視場下非金屬夾雜最嚴重區(qū)域。結(jié)果表明，失效處與母材非金屬夾雜無顯著區(qū)別，因此失效非非金屬夾雜所致。

②金相檢測

取失效部位進行檢測，按照火電廠用20號鋼珠光體球化評級標準DL/T 674-1999，判定為1級球化，珠光體區(qū)域中的碳化物呈片狀（對比法）。材料無嚴重劣化。

2.2失效原因分析

根據(jù)上述相關(guān)檢驗結(jié)果和現(xiàn)場實際，判定事故原因為水冷壁管子的嚴重磨損減薄，導(dǎo)致強度不夠，破裂失效。

水冷壁管的磨損是循環(huán)流化床鍋爐中與材料有關(guān)的最嚴重問題，而一些流化床鍋爐的爐膛下部敷設(shè)的衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域的管壁磨損最常見，也是相對比較嚴重的。這類磨損的機理有以下兩個方面：一是過渡區(qū)內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運動的固體物料運行方向相反，因而在局部產(chǎn)生渦旋流；二是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變，因而對水冷壁管產(chǎn)生沖刷。另外，在爐膛角落區(qū)域，水冷壁的磨損也較嚴重，其原因是角落區(qū)域內(nèi)沿壁面向下流動的固體物料濃度比較高，同時流動狀態(tài)也受到破壞，粒子濃度高，對金屬碰撞造成磨損。

這臺鍋爐失效的水冷壁管子正好處在上述兩種磨損均較大的區(qū)域。但對失效管子兩側(cè)管子進行壁厚測量，發(fā)現(xiàn)雖有管壁磨損，但未達到失效管子磨損的程度，并且該爐水冷壁管子在衛(wèi)燃帶上150mm以內(nèi)噴有金屬耐磨涂料，其余相同水平面上的管子磨損也不大。經(jīng)仔細勘察，發(fā)現(xiàn)失效管子衛(wèi)燃帶厚度較大，對比照片發(fā)現(xiàn)該處衛(wèi)燃帶上積灰較多。分析原因為，失效管子處衛(wèi)燃帶上積灰較多，造成磨損嚴重區(qū)域偏上，失效位置管壁磨損加劇，爆裂失效。

3 預(yù)防措施

（1）加強檢修質(zhì)量，保證衛(wèi)燃帶耐火層敷設(shè)的相關(guān)尺寸；

（2）增高衛(wèi)燃帶上金屬耐磨料的噴涂高度至200mm；

（3）應(yīng)加強停爐期間的內(nèi)部檢驗，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患。

參考文獻：

[1]牛勇，張立華.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備.中國電力出版社