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420t/h锅炉过热器爆管原因分析及处理
发布时间：2013-10-09 08:57 来源：未知
1、前言
株洲电厂2台420 t／h锅炉系上海锅炉厂制造，锅炉型号为SG420/13. 7-M419。分别于1994年6月，1994年12月安装完毕并投运，到2004年3月底，l号机组已累计运行57 642 h；2号机组已累计运行57 668 h。近几年，株洲电厂125MW机组2台锅炉“四管”爆管频繁，现将事故原因分析如下。
2、爆管原因分析
2.1爆管基本情况
统计数据显示：爆管主要集中在低温再热器、后屏过热器和省煤器。从破口形貌、测厚和胀粗情况看，磨损、过热和焊口缺陷是爆管的3大主要原因。今年4月我们针对后屏过热器长期过热爆管进行了金相组织和力学性能试验以及原因分析，故重点分析过热爆管原因。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；⒛拘伎帕；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2.2过热爆管原因分析
2.2.1典型爆口形貌
1号炉后屏过热器南数第8屏夹持管弯头爆破口（2号炉后屏过热器南数第7屏夹持管也在同一
上述爆管设计材质均为12CrlMoV，设计规格为∮38mm×5 mm，经光谱分析验证爆管材质与设计材质相符。
2.2.2宏观检查
l号爆破口管外壁氧化严重，内壁也有明显氧化膜，爆口朝弯头外侧，呈扁长型，爆口沿纵向撕裂，长约90 mm，宽度最大处约25 mm，裂纹端部有细长裂纹，长约28 mm。裂口呈脆性断口特征，断口表面粗糙，边缘为不平整的钝边。
2号爆破口上有一纵向焊缝，破口较大，破口边缘较钝。
对1号爆管的管子进行了管径的测量，其中离爆口约1m处，管径基本无胀粗，分别为38.12 mm，38. 20 mm，厚度为5.38 mm，5.36 mm。
表2数据显示：爆口附近管子有较明显胀粗。破口具有长期过热宏观特征。
2.2.3微观金相检查
检查结果：试样一，爆口处的金相组织为珠光体+铁素体，珠光体球化5级，碳化物在晶界聚集（见图3），试样二，爆口管子爆口背面的金相组织为珠光体十铁素体，珠光体球化4～5级；试样三，管子离爆口约Im处金相组织为珠光体十铁索体，珠光体球化4级。
检查结果，离爆口Im处，珠光体十铁素体珠光体球化3级；爆口处，珠光体十铁素体珠光体球化4级（图4）；爆口背面处，珠光体十铁素体珠光体球化2～3级。
金相分析结果显示，珠光体严重球化，势必造成力学性能变化，故对其进行力学性能试验。
2.2.4力学性能试验结果（表3）
力学性能试验结果显示：12CrlMoV珠光体球化程度越高，抗拉强度下降幅度越大。后屏过热器和对流过热器越靠近下弯头处距火焰中心越近，抗拉强度越低，基本已低于470 MPa的下限值，不合格。
2.3综合分析
后屏过热器和对流过热器位于炉膛折焰角上部，此处烟气温度高，蒸汽温度高。由于近2年燃烧煤质发热量低，灰份高，致使着火推迟，火焰滞后，火焰中心向后上方偏移以及运行方式等原因造成下弯头热负荷最高处局部过热，由于金属壁温测点设在距顶棚过热器下0.3m处，温度测点不能真实反映底部弯头处的金属壁温，故底部处于长期过热状态而没有被发现。长期以来（尤其是去年以来）煤质差，低发11000～14000 kj/kg较多，双制运行时间多，运行人员很难控制汽温，有时为了控制主汽温一个班要拉4次制粉系统，主汽温超温达550～555℃的现象较多。压力波动大时汽温忽高忽低。特别是元月初烧油1 000m3多，虽然金属温度没有超过许用温度，但煤差使所有金属温度在原基础上普遍抬高20℃左右。
截止2004年3月底，1，2号炉累计运行均超过57 600 h。后屏过热器内外壁均存在相对较厚的氧化膜，裂口为脆性断口，具有长时过热爆管的宏观特征，金相分析结果表明，金相组织中珠光体球化严重，特别是爆口处，1号爆口和1(2)号爆口处珠光体球化均达到了5级，且碳化物向晶界聚集，具有长期超温爆管的微观特征。内外壁氧化严重，金相组织恶化，导致了机械性能严重下降，这在机械性能试验得到验证。2号爆口处珠光体球化级别为4级，局部向火面抗拉强度低于下限值470 MPa，又由于破口边缘有一纵向焊缝，估计在安装或制造过程中被发现此处有缺陷进行了焊补处理，导致破口处管子承受较高水平的焊接残余应力，成为最薄弱环节，在长期过热导致抗拉强度下降和高应力水平双重作用下，发生爆管；后对后屏过热器南数第3屏内圈从里往外数第3根、南数第13屏内圈第4根12CrlMoV管和对流过热器南数第98排、第52排、第7排进行了取样机械性能试验，发现靠近下部弯头处越靠近火焰中心抗拉强度越低，低于或接近下限值470 MPa，而对第8屏靠后外往里数第4根R102取样进行机械性能试验，其抗拉强度在536～588 MPa范围。
总之，爆管管材均为12CrlMoV管，当局部金属壁温长期在超543℃运行后，金相组织恶化，材质下降，当所受应力，将发生爆管。
3、防止爆管措施
为防止锅炉受热面管爆管造成非计划停运，我厂采用了以下措施。
3.1利用大小修对后屏过热器、对流过热器进行了大面积换管处理。由于钢材供应紧张和弯管工艺以及工期的局限，此次后屏过热器仍采用12CrlMoV材料，2号炉对流过热器外圈弯头采用R102。采用全氩手工焊接，TIG-R31焊丝焊接工艺，焊口100%射线探伤工艺。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
3.2 更换旁路省煤器进口104个弯头，材质为20G，规格为∮38 mm×5 mm。采用全氩手工焊接，TIG-J50焊丝焊接工艺，焊口100%射线探伤工艺。
3.3加强锅炉“四管”和机炉外管检查，做到有组织、有计划、有措施、有落实，对易爆损部位进行重点查、反复查、专业查、集体查。
3.4加强运行管理，防止超温超压运行
3.4.1重新审定金属壁温测点分布的正确性，测点温度要能正确反映热负荷最高处的金属壁温。
3.4.2重新计算金属壁温，正确设定金属壁温报警值。
3.5对尾部受热面管低温再热器和省煤器进行防磨处理。
3. 5.1加装防磨护铁、防磨弯头、防磨档板。
3.5.2进行深层管排喷涂防磨涂料；
3.6改善煤质，多进发热量较高和灰份较低的煤。
3.7启停过程中，及时开启一、二级旁路。
3.8做好调整燃烧的工作，使燃烧中心不偏斜，烟气温差控制50℃以内，保证稳定的蒸汽温度，严禁超温。
3.9运行中减温水要稳定，避免忽大忽小，启动初期，尽量少用和不用减温水。
3. 10给水温度在额定值，高加解列时，应按规程降负荷110 MW及以下运行。
3. 11做好吹灰、防磨工作，正确使用吹灰器，吹灰前必须充分疏水。吹灰完成后，应将各阀门关严。
