火力发电厂亚临界机组1025t/h锅炉后屏过热器爆管综合分析及防治

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【摘 要】本文通过宏观检查、光谱分析、微观组织分析等方法，对某电厂亚临界1025t/h锅炉一起后屏过热器爆管事故进行了原因分析。研究结果表明，这是一起后屏过热器管短时超温导致的爆管，对今后的亚临界锅炉过热器管爆管具有一定的警示和借鉴意义，并最终提出了相应的处理措施。

【关键词】亚临界锅炉；过热器管；爆管分析；短时超温

该电厂一期共安装两台三十万千瓦燃煤机组，机组采用单元布置。锅炉为东方锅炉厂生产的DGl025/18.2――II6型亚临界压力、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、四角切圆燃烧、固态排渣、露天布置、全钢架全悬吊结构的燃煤锅炉。后屏过热器在ECR工况下烟气进出口温度是：1082/1011℃，工质进出口温度是：448/498℃。锅炉最大连续蒸发量：1025t/h。过热蒸汽额定压力：17.36MPa，过热蒸汽额定出口温度：540℃。

2012年6月2日，该电厂#1炉在机组并网24小时后后屏过热器发生爆管事故。后屏过热器共有21屏，每屏13圈，其中外圈下部管圈为TP347H，第2-8根均为钢102，第9-13根为12Cr1MoV。发生爆管的为后屏第8屏外数第3根，规格为Φ54mm×8.5mm，为原始安装管段。为分析爆管原因，对所取#1炉后屏过热器爆管样品进行了宏观检查、光谱分析、微观组织等检测。

1 宏观检查

#1炉后屏过热器爆管的位置：从西向东数第8屏，从外向内数第3圈底部两弯头之间水平管段爆开，爆口靠近出口侧弯头，距出口侧弯头约400mm，爆口呈喇叭状，爆口长约91.4mm，宽约48mm，爆口边缘呈刀刃状（见图1、图2）。爆口附近管段明显胀粗，入口垂直段明显胀粗，内壁有厚约0.6mm的氧化皮。第8屏第2根出口垂直段略有胀粗，管径为54.32mm，内壁有厚约0.55mm的氧化皮。第7屏第3根未胀粗，内壁氧化皮很薄。

现场检查情况：

8-2管子外壁有氧化皮成块脱落，管子内部有氧化皮脱落，氧化皮重量374克。

9-2管子外壁有氧化皮成块脱落，管子内部有氧化皮脱落，氧化皮重量408克。

7-2、7-3检查，外壁没有氧化皮脱落，割开底部弯头，敲击管子，没有氧化皮脱落。

拍片检查共75根弯头，没发现有氧化皮堆积。

2 成分分析

使用XL 3t 800直读式光谱仪对8-3、8-2、7-3管样的材质进行检测。结果如表1所示。

由表1可以看出，主要合金元素含量符合GB 5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》规定的钢102的成分要求。

3 微观检查

对8-3爆口管在爆口附近、入口垂直段、出口垂直段取样做金相

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检验。爆口附近及入口垂直段金相组织为铁素体+贝氏体，组织为超温后的相变组织（见图3、4）。出口垂直段组织为回火贝氏体，按DL/T 884-2004《火电厂金相检验与评定技术导则》组织老化级别为3级（见图5）。

对8-2管出口垂直段取样做金相检验。组织为回火贝氏体，按DL/T 884-2004《火电厂金相检验与评定技术导则》组织老化级别为3级（见图6）。

对7-3爆口管出口垂直段取样做金相检验。组织为回火贝氏体，按DL/T 884-2004《火电厂金相检验与评定技术导则》组织老化级别为3级（见图7）。

4 原因分析

经过对该电厂#1炉后屏过热器管爆管试样的宏观检查、成分分析以及取样金相微观分析以可以认为：

图7 7-3管出口段组织形貌500×

1）爆口属于短期过热所致。短期过热时管壁温度超过材料的相变温度（Ac1“钢102Ac1为820℃”），金属的组织发生相变，金属的高温强度下降，不能承受管内介质的压力，金属发生急剧的塑性变形，管径胀粗。

2）爆口管及取样管的金相组织老化并不很严重，说明在长期运行时管子壁温虽说存在超过报警温度（后屏报警温度为508℃）的现象，但超过管子的最高使用温度的情况并不很严重。

3）检查中发现个别管管内有大量氧化皮现象，检查内壁氧化皮也比较厚，说明个别靠管排下部的管子在使用时处于温度较高区域，内壁形成较厚的氧化皮。

4）有较厚内壁氧化皮的管子，当氧化皮在较短时间内大量脱落在下弯头堆积，堆积的氧化皮堵塞管路，管壁温度急剧上升，外壁氧化皮也出现脱落现象，当管壁温度超过材料的Ac1，造成短时过热爆管。

5 结论及建议

造成该电厂#1炉后屏过热器爆管的原因是：

个别靠管排下部的管子在使用时温度较高，内壁已经形成较厚的氧化皮，在机组启动过程中，随着负荷地增加，蒸汽参数不断提高，壁温上升迅速，氧化皮与管道母材受热膨胀率存在差异，当氧化皮在较短时间内大量脱落后在下弯头堆积，堆积的氧化皮堵塞管路时，管壁温度急剧上升，超过材料的Ac1，立即爆管。因而，爆口出现短时过热爆口特征。

建议：

1）机组启停运行过程中的控制：

（1）机组启动和停机时，应控制升降温速度，避免管壁超温或者升温速度过快、降温速度过快引起氧化皮大量剥落。

（2）机组运行期间要严格控制超温，调整参数要控制幅度，如应尽量避免大量投减温水，造成管壁温度下降幅度过大引起氧化皮大量剥落；必要时定期对炉管进行吹扫，将沉积于炉管下弯头的氧化皮及时冲走，防止堵塞管圈蒸汽流量不足而过热爆管。

2）机组停运检修期间的控制：

（1）停炉时应加强对后屏过热器靠下部管子的管壁外观及胀粗的检查，对外观异常及胀粗超标的管子及时更换。

（2）停炉时加强氧化皮抽查力度，当发现外壁氧化皮脱落严重、管子外壁有过热变色以及管子胀粗等异常情况时，应对异常的管子百分百使用射线投照的方法进行管内氧化皮的检查清理。

【参考文献】

[1]中华人民共和国国家能源局.DL/T 438-2009火力发电厂金属技术监督规程[S].2009.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T 884-2004火电厂金相检验与评定技术导则[S].2004.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 5310-2008高压锅炉用无缝钢管[S].2008.

[4]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T 939-2005火力发电厂锅炉受热面管监督检验技术导则[S].2008.