淺析某電廠末級過熱器爆管成因

麥雷

（廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，廣東 江門 529228）

1 爆管過程調(diào)查

2012年11月14日20時45分，某電廠1號機組爐管泄漏檢測裝置發(fā)出泄漏檢測報警。停機后進行檢查，發(fā)現(xiàn)末級過熱器右數(shù)第64屏向火側(cè)第4根直管發(fā)生泄漏（下文標(biāo)識為64-4），附近的第63屏第1、2、3根向火側(cè)直管端局部已吹損。泄漏部位圖紙上所處位置如圖1所示。該機組鍋爐為600MW亞臨界強制循環(huán)鍋爐，末級過熱器出口蒸汽溫度為541℃。末級過熱器管子材料為SA-213 T91，規(guī)格為51×6。

2 宏觀檢查

在現(xiàn)場對末級過熱器64-4管的原始泄露管段進行取樣，如圖3所示。對樣管的外徑和壁厚進行了測量，如表1所示。宏觀檢查可見，爆口長約35mm，開口最大寬度約為1.5mm，爆口呈狹長狀，爆口附近長約40mm有明顯的鼓包，爆口附近分布了許多軸線裂紋，爆口邊緣粗糙，有鈍邊，管壁減薄不太嚴(yán)重，表現(xiàn)為典型的長期過熱特征。

3 金相組織形貌觀察

經(jīng)切割取樣、鑲嵌、磨樣、拋光并用氯化鐵鹽酸水溶液腐蝕，采用Leica DMI 3000型光學(xué)顯微鏡，觀察爆口附近、爆口背面以及距離爆口較遠距離（400mm）向火側(cè)和背火側(cè)的橫截面組織形貌，組織形貌觀察結(jié)果表明，爆口附近的組織為鐵素體加碳化物，根據(jù)《火電廠金相檢驗與評定技術(shù)導(dǎo)則》，評定為5級老化；爆口背面以及距離爆口較遠距離向火側(cè)和背火側(cè)的組織均為鐵素體加位相分散的回火馬氏體，評定為3.5級老化。

4 顯微硬度測試

經(jīng)金相組織觀察后，在Wolpert 401MVD型維氏硬度計上進行了顯微硬度測試，選取載荷1kg，保荷10s，測得的維氏硬度值（HV1）以及換算后的布氏硬度值（HB）如表2所示。

由表2可以看出，爆口橫截面的硬度值低于《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》規(guī)定的T91的硬度控制范圍（180～250HB）；爆口背火側(cè)橫截面以及遠離爆口向火側(cè)和背火側(cè)橫截面的硬度值均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

爆漏發(fā)生后，在現(xiàn)場對末級過熱器100屏共1200個彎頭的出口側(cè)彎頭進行射線普查，有33根管子存在氧化皮堆積，其中27根堆積程度低于20%，有6根堆積程度超過20%，末級過熱器64-4泄漏管的氧化皮則堆滿整個彎頭（約800g），清查出的部分氧化皮見圖1。

表1 原始泄露管段的宏觀尺寸測量結(jié)果

表1 實驗管段顯微硬度值

5 結(jié)論和建議

通過對泄漏管段在實驗室進行的宏觀檢查、金相組織觀察和顯微硬度測試，綜合現(xiàn)場調(diào)查和射線探傷等情況，可以認為：

1）爆口較為狹長，爆口附近分布了許多宏觀的軸線裂紋，爆口處邊緣粗糙，有鈍邊，管壁無明顯減薄，表現(xiàn)為典型的長期過熱特征。

2）現(xiàn)場射線探傷結(jié)果表明，33根末級過熱器管的下彎頭存在不同程度的氧化皮堆積，而泄漏管（64-4管）的下彎頭中堆滿了氧化皮，堵塞最為嚴(yán)重，進一步佐證了材料存在超溫過熱現(xiàn)象。

3）一般情況下，彎頭氧化皮堆積往往在彎頭上部的直管段產(chǎn)生不同程度的超溫現(xiàn)象。在超溫條件下運行的T91鋼管許用應(yīng)力降低，高溫強度不足，從而在其相對薄弱的位置破裂。爆口位置和爆口的理化數(shù)據(jù)也是很好的證明。

針對此次泄漏事故，建議采取以下措施：

圖1 部分末級過熱器下彎頭的氧化皮

1）做好管壁清理措施，如采用化學(xué)清洗、機械去除或割管清除等方法進行處理。

2）加強受熱面的熱偏差監(jiān)視和調(diào)整，防止受熱面局部長期超溫運行。

3）盡量抑制受熱面溫度周期性波動和溫度變化速率，減緩氧化皮剝落。

4）加強機組運行期間金屬溫度監(jiān)測和停爐后受熱面的檢查。

[1]技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：火電廠金相檢驗與評定技術(shù)導(dǎo)則（DL/T 884-2004）[Z].