燃氣鍋爐過熱器管子爆破原因分析

馮彥香

摘 要：我公司一臺SZS50-1.3/260-Q鍋爐項目過熱器蛇形管在運行2個月后出現進汽口管段彎頭部分起弧點處開裂現象，經現場勘察并切取部分失效管管段作為分析樣品，便于了解清楚管子泄漏的原因，分析情況和結果如下：

名稱：鋼管? ? ?牌號：12Cr1MoVG? ? ? ?規格：￠42*3.5

關鍵詞：燃氣;爆破;理化分析;試驗

1 過熱器工作環境及泄漏情況

過熱器為蛇形管結構，是高溫煙氣與蒸汽進行換熱的鍋爐部件，起到吸收煙氣熱量產生過熱蒸汽的作用。過熱器器中蒸汽在蛇形管內從前向后流動，煙氣在蛇形管外由后向前流動，為間壁換方式。且現場運行情況為，白天停爐，晚上開啟，每天如此，產生裂紋部分在彎頭處，蛇形管頭位于煙道內，受煙氣沖刷，如下圖所示。

從上圖可以看出露點全部在飽和蒸汽進口處（低溫區），且裂紋大部分呈環向分布。

現場切取樣品，樣品總長約為147mm，左側不規則開口為管件斷裂部位，右側為熱切割痕跡。

為避免二次熱加工影響，試樣采用線切割方式進行分割處理，左側原斷口部分予以保留，中間直管段分割為>40mm的圓環試樣。

2 理化分析、硬度檢測和壓扁試驗

分別進行金相檢測、維氏硬度檢測和壓扁試驗，管件右側端頭部分作為化學成分分析試樣，進行光譜檢測。

2.1 理化分析

化學成分分析結果如表1所示，鋼管化學成分符合GB/T5310-2017標準要求。

2.2 金相、硬度和壓扁試驗分析

圖2所示，紅色邊框內存在肉眼可見裂紋，裂紋由內壁向外壁擴展，縱向呈閃電狀延伸。

檢測結果如下：

2.3 小結

經觀察，壓扁試驗完成后，試樣試樣內、外壁受拉面未發現裂紋及其他缺陷，壓扁試驗合格。鋼管材料為12Cr1MoVG? GB/T5310管材，材料在使用過程中直到爆管，其化學成分、金相組織均無明顯變化，使用過程中無過熱、過燒的現象，輕微的脫碳是由于管子泄漏后沒有及時發現停爐而產生的輕微過熱情況，由其宏觀圖像以及運行的狀況可知，管子產生裂紋和爆破的原因初步可斷定為疲勞應力引起，管子彎頭處是應力集中區域，在交變載荷的條件下，應力集中易于引起疲勞裂紋，裂紋在載荷循環下不斷擴展，如過熱器管子內的水沒有排凈，形成管積，瞬間局部壓力增大，終至整個截面喪失承載能力而至脆斷。

3 建議

鍋爐運行狀況不是很好，每天啟停頻繁，停爐后過熱器里含有大部分的水，在下次開啟時如果不及時把里面的水排出，會導致管積，致使瞬間應力的增大，產生爆管，建議停爐后進行熱保溫，或者低負荷運行，再次啟動時要緩慢提升負荷，并且過熱器的疏水和排氣閥一定要打開，等蒸汽參數穩定后再關閉，防止水擊和疲勞應力的產生。