鍋爐12Cr1MoVG過熱屏管排開裂分析與研究

馬毅

太原鍋爐集團有限公司 山西太原 030000

某公司設計制造的90t/h循環流化床鍋爐過熱屏管排發生開裂，該過熱屏管排采用Φ42×6mm的12Cr1MoVG合金管，發生爆管的第一泄漏點為爐右往爐左方向的第四片過熱屏標高28260mm的安裝焊縫處。此處周圍未發現明顯的沖刷減薄的跡象，未有減薄過渡區。焊縫處發生泄漏后未及時發現處理，泄漏的高壓蒸汽對別的泄漏位置進行吹損，管壁不斷減薄發生泄漏[1]。經現場檢查，過熱屏存在變形情況，但其表面未發現明顯的磨損及鼓包等損傷情況。經調查該爐管在長時間的運行中存在間斷性的超溫、超壓情況。為查明該爐管的開裂原因，筆者對其進行了檢驗與分析。

1 試驗方法

1.1 化學成分分析

在未見裂紋處取一塊化學試塊，依據標準GB/T222-2006、GB/T4336-2016對化學試樣進行化學成分進行分析，結果表明試樣的化學成分均符合產品技術條件要求，見表1。

1.2 金相分析

依據標準GB/T13298-2015[3]和GB/T6394-2020[4]采用ZEIZZAXIO光學顯微鏡對金1、金2、金3和金4試樣顯微組織進行檢查，并對晶粒度進行評定[2]。結果顯示試樣組織為鐵素體和球狀碳化物，組織異常其珠光體及貝氏體區域完全消失，碳化物粒子在鐵素體晶界處分布，這是管子受高溫影響脫碳所致，根據DL/T773《火電廠用12Cr1MoV鋼球化評級標準》評定母材球化等級為最高級5級。

1.3 宏觀檢測

對Φ42×6管屏開裂部位及周邊進行宏觀檢測，發現該管段有漲粗現象，管壁存在減薄，結果見表2及圖1，開裂管壁局部受高溫氧化，腐蝕嚴重。

圖1 管屏壁厚數據采集處，直徑測量結果

表1 化學成分分析結果（質量分數）

表2 管屏壁厚測量結果

1.4 力學性能分析

依據標準GB/T228對力學試樣進行檢查，結果見表3，管子在高溫和一定壓力下運行后，其材料的的力學性能有明顯的下降。

表3 管屏力學性能檢測結果

2 綜合分析

由上述實驗結果可知，該鍋爐運行一段時間后雖然裂口處力學性能以不滿足標準要求，但其化學成分符合要求，也并未見可至裂紋的非金屬雜質，所以認為管子母材合格。宏觀檢驗結果表明，管徑已經明顯漲粗，管壁明顯減薄，在開裂處有許多高溫產生的氧化物，這都是長期超溫運行的特征[3]。通過管屏金相顯示，珠光體及貝氏體區域完全消失，碳化物粒子在鐵素體晶界處分布，根據DL/T773《火電廠用12Cr1MoV鋼球化評級標準》，結合力學性能試驗數據，評定母材球化等級為最高級5級，導致鋼管蠕變強度降低，強度下降使得管子裂口部位外徑逐漸變粗，壁厚逐漸減薄，最終在管內壓力的作用下失效爆管。

3 結語

①該過熱屏管排局部超溫運行，導致管子開裂。②運行中控制過熱屏出口汽溫，溫度不要超過480℃，避免超溫運行對過熱屏造成損傷。