蒸汽鍋爐受熱面內(nèi)傷性過熱爆管原因分析及預(yù)防措施

張陽+劉新尚+楊偉+袁向東

【摘 要】 在鍋爐運行事故中，鍋爐爆管事故比較多，也比較普遍。而爆管事故中屬于

內(nèi)傷性過熱爆管的較多。對鍋爐內(nèi)傷性過熱爆管的原因進行分析并提出預(yù)防措施，有

助于預(yù)防鍋爐爆管事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】 鍋爐 內(nèi)傷性爆管 原因 措施

0 引言

鍋爐各金屬受熱面的管子在運行中因損傷失效而爆漏的現(xiàn)象稱為爆管。鍋爐的主要受熱面是水冷壁、過熱器管、再熱器管和省煤器管。鍋爐四管的泄漏、爆破約占到各類事故總數(shù)的30%，有的機組甚至高達(dá)50%～70%的比例，因超溫原因引起的急劇過熱爆管，即內(nèi)傷性爆管又占鍋爐爆管的70%。研究鍋爐內(nèi)傷性爆管對預(yù)防鍋爐爆管事故有著重要意義。

1 鍋爐管爆破現(xiàn)象

不論在電站鍋爐還是在工業(yè)鍋爐中，其內(nèi)部受熱面的的工作環(huán)境是十分惡劣的，長時間承受著高溫、高壓、磨損的侵蝕。也正是這些宏觀因素的影響，導(dǎo)致鍋爐受熱面的爆管事故，影響電廠的安全運行。通常，一般鍋爐爆管后有以下幾點明顯的現(xiàn)象：

（1）給水流量顯著的大于蒸汽流量，汽包水位急劇下降，蒸汽壓力下降，但省煤器泄漏時對汽壓影響不大；

（2）在爆破管子周圍有蒸汽噴射聲和振動或其它異常聲音；

（3）爐膛負(fù)壓不穩(wěn)定或變?yōu)檎龎?，引起燃燒不穩(wěn)，甚至造成熄火，這一現(xiàn)象以水冷壁爆管最為明顯，而省煤器爆管泄漏對燃燒工況影響較?。?/p>

（4）煙道兩側(cè)出現(xiàn)較大的煙溫差，泄漏側(cè)煙溫低，排煙溫度降低，兩側(cè)空氣預(yù)熱口出口熱風(fēng)溫度偏差增大；

（5）爐膛或煙道不嚴(yán)密處有爐煙和濕汽冒出，并伴有噴射聲，引風(fēng)機靜葉不正常的開大，引風(fēng)電流增大；

（6）下部灰斗或省煤器灰斗有水漏出并冒濕汽，有可能因濕灰引起堵塞；

（7）過熱蒸汽或再熱蒸汽壓力下降，再熱器爆管時，由于再熱蒸汽壓力下降，在機組負(fù)荷不變的情況下，主蒸汽流量增加；

（8）蒸汽溫度不穩(wěn)定：水冷壁爆管汽溫下降，過熱器或再熱器爆管后，部分管段、管壁可能超溫。

2 鍋爐受熱面過熱爆管的失效機理及原因

鍋爐受熱面管過熱，是困擾火力發(fā)電廠鍋爐安全穩(wěn)定運行的主要因素之一，過熱又可分為長期過熱和短期過熱。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，以長期過熱較多，短期過熱較少。國內(nèi)許多火力發(fā)電廠燃用無煙煤，該煤質(zhì)除很難做到完全燃燒、極易滅火外，還易結(jié)焦。因為煤質(zhì)原因加之爐下部漏風(fēng)較大，火焰中心上移，爐膛出口煙氣溫度高于設(shè)計值，使過熱管和高溫再熱器管經(jīng)常發(fā)生超溫，而引起爆管。

2.1 鍋爐受熱面管長期過熱爆管

鍋爐受熱面管子在高溫、應(yīng)力長期作用下會引起蠕變變形。在規(guī)定限度內(nèi)小量的蠕變變形是允許的，對正常運行影響不大。鍋爐受熱面管子在運行中由于某些原因使管壁溫度超過了額定溫度，雖然超溫的幅度不大，如（20～50）℃，但管子長期處于超溫狀況下最終會發(fā)生蠕變爆管。這種由于管子長期超溫而發(fā)生蠕變破裂的現(xiàn)象稱為長期過熱爆管。

2.1.1 鍋爐受熱面管子長期過熱爆管破口宏觀特征

長期過熱爆管的破口形貌具有蠕變斷裂的一般特征。管子破口呈脆性斷口特征，破口粗糙、邊緣為不平整的鈍邊；破口處管子厚度減薄不多。破口及其附近的管子內(nèi)外壁有一層較厚的氧化皮易剝落。破口附近的管子外壁有許多與破口方向一致的縱向裂紋，如圖（1）所示整個破口張開程度不大。

管子在長期過熱過程中，管徑發(fā)生蠕脹。管子脹粗是不均勻的，向火面與背火面不同。向火面管壁溫度高，蠕變速度快。爆管后背火的管壁厚度幾乎未變，從背火側(cè)往破口方向逐漸減薄，破口處管子截面成不規(guī)則的橢圓形。管徑粗脹量與超溫幅度有關(guān)。超溫幅度大，長期過熱爆管的破口處塑性變形和脹粗較大，破口張開也較大，呈棱形破口如圖（2）所示。

2.1.2 鍋爐受熱面管子長期過熱爆管破口微觀特征

長期過熱爆管鋼的顯微組織中發(fā)生珠光體球化和碳化物聚集長大的現(xiàn)象。鋼的碳化物呈球狀或鏈狀分布于鐵素體的晶界上，因而往往出現(xiàn)“雙晶界”現(xiàn)象。管子的向火側(cè)球化程度比背火側(cè)嚴(yán)重，有時還可能出現(xiàn)二次再結(jié)晶組織，在碳鋼、0.5%鉬鋼等不含鉻的珠光體耐熱鋼發(fā)生長期過熱爆管后，會出現(xiàn)石黑化現(xiàn)象。圖（3）為長期過熱爆管破口處顯微組織。

2.1.3 長期過熱爆管的主要原因

（1）管內(nèi)汽水流量分配不均；

（2）爐內(nèi)局部熱負(fù)荷偏高；

（3）管子內(nèi)部結(jié)垢；

（4）異物堵塞管子；

（5）錯用材料；

（6）最初設(shè)計不合理。

2.1.4 防止措施

對高溫蠕變型可通過改進受熱面、使介質(zhì)流量分配合理；改善爐內(nèi)燃燒、防止燃燒中心偏高；進行化學(xué)清洗，去除異物、沉積物等方法預(yù)防。對應(yīng)力氧化裂紋型因管子壽命已接近設(shè)計壽命，可將損壞的管子予以更換。對氧化減薄型應(yīng)完善過熱器的保護措施。

2.2 鍋爐受熱面管短期過熱爆管

短期過熱是指當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強度明顯下降，在內(nèi)壓力作用下，發(fā)生脹粗和爆管現(xiàn)象。

在這樣高的溫度下，管子的向火側(cè)首先產(chǎn)生塑性變形、管徑粗脹、管壁減薄，產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶型蠕變斷裂而爆管。管子爆破時管內(nèi)介質(zhì)對高溫的管壁產(chǎn)生激冷作用，使破口處金屬出現(xiàn)相變或不完全相變的組織。這種類型的管子爆破事故稱為短期爆管。

2.2.1 鍋爐受熱面管子短期過熱爆管破口宏觀特征

短期過熱爆管的破口具有完全延性斷裂的特征，破口是刀刃型斷中，邊緣鋒利，管壁減薄很多，爆管破口脹粗明顯，張開很大呈喇叭狀。破口表現(xiàn)比較光滑，外壁一般呈蘭黑色，內(nèi)壁由于爆管時汽水混合物的高速沖刷而十分光潔，破口附近沒有裂紋。短期過熱爆管宏觀特征如圖4。

2.2.2 鍋爐受熱面管短期過熱爆管破口的微觀特征

爆口的微觀為韌窩（斷口由許多凹坑構(gòu)成）；爆口周圍管子材料的硬度顯著升高；爆口周圍內(nèi)、外壁氧化皮的厚度，取決于短時超溫爆管前長時超溫的程度，長時超溫程度越嚴(yán)重，氧化皮越厚。破口處鋼的顯微組織中出現(xiàn)馬氏體、貝氏體、屈氏體這類的淬硬組織（如圖5所示）。通常這些組織已不同程度被回火處理。

2.2.3 短期過熱爆管的原因

（1）過熱器管內(nèi)工質(zhì)的流量分配不均勻，在流量較小的管子內(nèi)，工質(zhì)對管壁的冷卻能力較差，使管壁溫度升高，造成管壁超溫；

（2）爐內(nèi)局部熱負(fù)荷過高（或燃燒中心偏離），使附近管壁溫度超過設(shè)計的允許值；

（3）過熱器管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢，造成管壁溫度超溫；

（4）異物堵塞管子，使過熱器管得不到有效的冷卻；

（5）錯用鋼材。錯用低級鋼材也會造成短期過熱，隨著溫度升高，低級鋼材的許用應(yīng)力迅速降低，強度不足而使管子爆破；

（6）管子內(nèi)壁的氧化垢剝落而使下彎頭處堵塞；

（7）在低負(fù)荷運行時，投入減溫水不當(dāng)，噴入過量，造成管內(nèi)水塞，從而引起局部過熱；

（8）爐內(nèi)煙氣溫度失常。

2.2.4 防止措施

預(yù)防短期過熱的方法有改進受熱面，使介質(zhì)流量分配合理；穩(wěn)定運行工況，改善爐內(nèi)燃燒，防止燃燒中心偏離；進行化學(xué)清洗；去除異物、沉積物；防止錯用鋼材：發(fā)現(xiàn)錯用及時采取措施。

3 結(jié)語

四管泄漏是對電站鍋爐來說是一個永恒的主題，是經(jīng)常性的工作，杜絕四管泄漏也是很難實現(xiàn)的，只有對泄漏進行根據(jù)原因的防治和預(yù)防。做好運行調(diào)整是防止四管泄漏的根本，是防止四管泄漏的最好辦法，運行調(diào)整主要從防止超溫、防止煙氣流速過大、防止火焰燒偏、防止結(jié)焦等方面著手。提高各級人員的責(zé)任心是防止四管泄漏的關(guān)鍵。鍋爐自安裝以后其許多設(shè)備是難于更改的，只有結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的特點做好設(shè)備改進，及時消除設(shè)備缺陷才能保證鍋爐設(shè)備的安全可靠穩(wěn)定運行，真正實現(xiàn)穩(wěn)發(fā)多供的電廠生產(chǎn)宗旨。

參考文獻

[1]馬昌華.鍋爐事故防范與安全運行[M].北京：地震出版社，2000.endprint

【摘 要】 在鍋爐運行事故中，鍋爐爆管事故比較多，也比較普遍。而爆管事故中屬于

內(nèi)傷性過熱爆管的較多。對鍋爐內(nèi)傷性過熱爆管的原因進行分析并提出預(yù)防措施，有

助于預(yù)防鍋爐爆管事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】 鍋爐 內(nèi)傷性爆管 原因 措施

0 引言

鍋爐各金屬受熱面的管子在運行中因損傷失效而爆漏的現(xiàn)象稱為爆管。鍋爐的主要受熱面是水冷壁、過熱器管、再熱器管和省煤器管。鍋爐四管的泄漏、爆破約占到各類事故總數(shù)的30%，有的機組甚至高達(dá)50%～70%的比例，因超溫原因引起的急劇過熱爆管，即內(nèi)傷性爆管又占鍋爐爆管的70%。研究鍋爐內(nèi)傷性爆管對預(yù)防鍋爐爆管事故有著重要意義。

1 鍋爐管爆破現(xiàn)象

不論在電站鍋爐還是在工業(yè)鍋爐中，其內(nèi)部受熱面的的工作環(huán)境是十分惡劣的，長時間承受著高溫、高壓、磨損的侵蝕。也正是這些宏觀因素的影響，導(dǎo)致鍋爐受熱面的爆管事故，影響電廠的安全運行。通常，一般鍋爐爆管后有以下幾點明顯的現(xiàn)象：

（1）給水流量顯著的大于蒸汽流量，汽包水位急劇下降，蒸汽壓力下降，但省煤器泄漏時對汽壓影響不大；

（2）在爆破管子周圍有蒸汽噴射聲和振動或其它異常聲音；

（3）爐膛負(fù)壓不穩(wěn)定或變?yōu)檎龎?，引起燃燒不穩(wěn)，甚至造成熄火，這一現(xiàn)象以水冷壁爆管最為明顯，而省煤器爆管泄漏對燃燒工況影響較??；

（4）煙道兩側(cè)出現(xiàn)較大的煙溫差，泄漏側(cè)煙溫低，排煙溫度降低，兩側(cè)空氣預(yù)熱口出口熱風(fēng)溫度偏差增大；

（5）爐膛或煙道不嚴(yán)密處有爐煙和濕汽冒出，并伴有噴射聲，引風(fēng)機靜葉不正常的開大，引風(fēng)電流增大；

（6）下部灰斗或省煤器灰斗有水漏出并冒濕汽，有可能因濕灰引起堵塞；

（7）過熱蒸汽或再熱蒸汽壓力下降，再熱器爆管時，由于再熱蒸汽壓力下降，在機組負(fù)荷不變的情況下，主蒸汽流量增加；

（8）蒸汽溫度不穩(wěn)定：水冷壁爆管汽溫下降，過熱器或再熱器爆管后，部分管段、管壁可能超溫。

2 鍋爐受熱面過熱爆管的失效機理及原因

鍋爐受熱面管過熱，是困擾火力發(fā)電廠鍋爐安全穩(wěn)定運行的主要因素之一，過熱又可分為長期過熱和短期過熱。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，以長期過熱較多，短期過熱較少。國內(nèi)許多火力發(fā)電廠燃用無煙煤，該煤質(zhì)除很難做到完全燃燒、極易滅火外，還易結(jié)焦。因為煤質(zhì)原因加之爐下部漏風(fēng)較大，火焰中心上移，爐膛出口煙氣溫度高于設(shè)計值，使過熱管和高溫再熱器管經(jīng)常發(fā)生超溫，而引起爆管。

2.1 鍋爐受熱面管長期過熱爆管

鍋爐受熱面管子在高溫、應(yīng)力長期作用下會引起蠕變變形。在規(guī)定限度內(nèi)小量的蠕變變形是允許的，對正常運行影響不大。鍋爐受熱面管子在運行中由于某些原因使管壁溫度超過了額定溫度，雖然超溫的幅度不大，如（20～50）℃，但管子長期處于超溫狀況下最終會發(fā)生蠕變爆管。這種由于管子長期超溫而發(fā)生蠕變破裂的現(xiàn)象稱為長期過熱爆管。

2.1.1 鍋爐受熱面管子長期過熱爆管破口宏觀特征

長期過熱爆管的破口形貌具有蠕變斷裂的一般特征。管子破口呈脆性斷口特征，破口粗糙、邊緣為不平整的鈍邊；破口處管子厚度減薄不多。破口及其附近的管子內(nèi)外壁有一層較厚的氧化皮易剝落。破口附近的管子外壁有許多與破口方向一致的縱向裂紋，如圖（1）所示整個破口張開程度不大。

管子在長期過熱過程中，管徑發(fā)生蠕脹。管子脹粗是不均勻的，向火面與背火面不同。向火面管壁溫度高，蠕變速度快。爆管后背火的管壁厚度幾乎未變，從背火側(cè)往破口方向逐漸減薄，破口處管子截面成不規(guī)則的橢圓形。管徑粗脹量與超溫幅度有關(guān)。超溫幅度大，長期過熱爆管的破口處塑性變形和脹粗較大，破口張開也較大，呈棱形破口如圖（2）所示。

2.1.2 鍋爐受熱面管子長期過熱爆管破口微觀特征

長期過熱爆管鋼的顯微組織中發(fā)生珠光體球化和碳化物聚集長大的現(xiàn)象。鋼的碳化物呈球狀或鏈狀分布于鐵素體的晶界上，因而往往出現(xiàn)“雙晶界”現(xiàn)象。管子的向火側(cè)球化程度比背火側(cè)嚴(yán)重，有時還可能出現(xiàn)二次再結(jié)晶組織，在碳鋼、0.5%鉬鋼等不含鉻的珠光體耐熱鋼發(fā)生長期過熱爆管后，會出現(xiàn)石黑化現(xiàn)象。圖（3）為長期過熱爆管破口處顯微組織。

2.1.3 長期過熱爆管的主要原因

（1）管內(nèi)汽水流量分配不均；

（2）爐內(nèi)局部熱負(fù)荷偏高；

（3）管子內(nèi)部結(jié)垢；

（4）異物堵塞管子；

（5）錯用材料；

（6）最初設(shè)計不合理。

2.1.4 防止措施

對高溫蠕變型可通過改進受熱面、使介質(zhì)流量分配合理；改善爐內(nèi)燃燒、防止燃燒中心偏高；進行化學(xué)清洗，去除異物、沉積物等方法預(yù)防。對應(yīng)力氧化裂紋型因管子壽命已接近設(shè)計壽命，可將損壞的管子予以更換。對氧化減薄型應(yīng)完善過熱器的保護措施。

2.2 鍋爐受熱面管短期過熱爆管

短期過熱是指當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強度明顯下降，在內(nèi)壓力作用下，發(fā)生脹粗和爆管現(xiàn)象。

在這樣高的溫度下，管子的向火側(cè)首先產(chǎn)生塑性變形、管徑粗脹、管壁減薄，產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶型蠕變斷裂而爆管。管子爆破時管內(nèi)介質(zhì)對高溫的管壁產(chǎn)生激冷作用，使破口處金屬出現(xiàn)相變或不完全相變的組織。這種類型的管子爆破事故稱為短期爆管。

2.2.1 鍋爐受熱面管子短期過熱爆管破口宏觀特征

短期過熱爆管的破口具有完全延性斷裂的特征，破口是刀刃型斷中，邊緣鋒利，管壁減薄很多，爆管破口脹粗明顯，張開很大呈喇叭狀。破口表現(xiàn)比較光滑，外壁一般呈蘭黑色，內(nèi)壁由于爆管時汽水混合物的高速沖刷而十分光潔，破口附近沒有裂紋。短期過熱爆管宏觀特征如圖4。

2.2.2 鍋爐受熱面管短期過熱爆管破口的微觀特征

爆口的微觀為韌窩（斷口由許多凹坑構(gòu)成）；爆口周圍管子材料的硬度顯著升高；爆口周圍內(nèi)、外壁氧化皮的厚度，取決于短時超溫爆管前長時超溫的程度，長時超溫程度越嚴(yán)重，氧化皮越厚。破口處鋼的顯微組織中出現(xiàn)馬氏體、貝氏體、屈氏體這類的淬硬組織（如圖5所示）。通常這些組織已不同程度被回火處理。

2.2.3 短期過熱爆管的原因

（1）過熱器管內(nèi)工質(zhì)的流量分配不均勻，在流量較小的管子內(nèi)，工質(zhì)對管壁的冷卻能力較差，使管壁溫度升高，造成管壁超溫；

（2）爐內(nèi)局部熱負(fù)荷過高（或燃燒中心偏離），使附近管壁溫度超過設(shè)計的允許值；

（3）過熱器管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢，造成管壁溫度超溫；

（4）異物堵塞管子，使過熱器管得不到有效的冷卻；

（5）錯用鋼材。錯用低級鋼材也會造成短期過熱，隨著溫度升高，低級鋼材的許用應(yīng)力迅速降低，強度不足而使管子爆破；

（6）管子內(nèi)壁的氧化垢剝落而使下彎頭處堵塞；

（7）在低負(fù)荷運行時，投入減溫水不當(dāng)，噴入過量，造成管內(nèi)水塞，從而引起局部過熱；

（8）爐內(nèi)煙氣溫度失常。

2.2.4 防止措施

預(yù)防短期過熱的方法有改進受熱面，使介質(zhì)流量分配合理；穩(wěn)定運行工況，改善爐內(nèi)燃燒，防止燃燒中心偏離；進行化學(xué)清洗；去除異物、沉積物；防止錯用鋼材：發(fā)現(xiàn)錯用及時采取措施。

3 結(jié)語

四管泄漏是對電站鍋爐來說是一個永恒的主題，是經(jīng)常性的工作，杜絕四管泄漏也是很難實現(xiàn)的，只有對泄漏進行根據(jù)原因的防治和預(yù)防。做好運行調(diào)整是防止四管泄漏的根本，是防止四管泄漏的最好辦法，運行調(diào)整主要從防止超溫、防止煙氣流速過大、防止火焰燒偏、防止結(jié)焦等方面著手。提高各級人員的責(zé)任心是防止四管泄漏的關(guān)鍵。鍋爐自安裝以后其許多設(shè)備是難于更改的，只有結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的特點做好設(shè)備改進，及時消除設(shè)備缺陷才能保證鍋爐設(shè)備的安全可靠穩(wěn)定運行，真正實現(xiàn)穩(wěn)發(fā)多供的電廠生產(chǎn)宗旨。

參考文獻

[1]馬昌華.鍋爐事故防范與安全運行[M].北京：地震出版社，2000.endprint

【摘 要】 在鍋爐運行事故中，鍋爐爆管事故比較多，也比較普遍。而爆管事故中屬于

內(nèi)傷性過熱爆管的較多。對鍋爐內(nèi)傷性過熱爆管的原因進行分析并提出預(yù)防措施，有

助于預(yù)防鍋爐爆管事故的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】 鍋爐 內(nèi)傷性爆管 原因 措施

0 引言

鍋爐各金屬受熱面的管子在運行中因損傷失效而爆漏的現(xiàn)象稱為爆管。鍋爐的主要受熱面是水冷壁、過熱器管、再熱器管和省煤器管。鍋爐四管的泄漏、爆破約占到各類事故總數(shù)的30%，有的機組甚至高達(dá)50%～70%的比例，因超溫原因引起的急劇過熱爆管，即內(nèi)傷性爆管又占鍋爐爆管的70%。研究鍋爐內(nèi)傷性爆管對預(yù)防鍋爐爆管事故有著重要意義。

1 鍋爐管爆破現(xiàn)象

不論在電站鍋爐還是在工業(yè)鍋爐中，其內(nèi)部受熱面的的工作環(huán)境是十分惡劣的，長時間承受著高溫、高壓、磨損的侵蝕。也正是這些宏觀因素的影響，導(dǎo)致鍋爐受熱面的爆管事故，影響電廠的安全運行。通常，一般鍋爐爆管后有以下幾點明顯的現(xiàn)象：

（1）給水流量顯著的大于蒸汽流量，汽包水位急劇下降，蒸汽壓力下降，但省煤器泄漏時對汽壓影響不大；

（2）在爆破管子周圍有蒸汽噴射聲和振動或其它異常聲音；

（3）爐膛負(fù)壓不穩(wěn)定或變?yōu)檎龎海鹑紵环€(wěn)，甚至造成熄火，這一現(xiàn)象以水冷壁爆管最為明顯，而省煤器爆管泄漏對燃燒工況影響較?。?/p>

（4）煙道兩側(cè)出現(xiàn)較大的煙溫差，泄漏側(cè)煙溫低，排煙溫度降低，兩側(cè)空氣預(yù)熱口出口熱風(fēng)溫度偏差增大；

（5）爐膛或煙道不嚴(yán)密處有爐煙和濕汽冒出，并伴有噴射聲，引風(fēng)機靜葉不正常的開大，引風(fēng)電流增大；

（6）下部灰斗或省煤器灰斗有水漏出并冒濕汽，有可能因濕灰引起堵塞；

（7）過熱蒸汽或再熱蒸汽壓力下降，再熱器爆管時，由于再熱蒸汽壓力下降，在機組負(fù)荷不變的情況下，主蒸汽流量增加；

（8）蒸汽溫度不穩(wěn)定：水冷壁爆管汽溫下降，過熱器或再熱器爆管后，部分管段、管壁可能超溫。

2 鍋爐受熱面過熱爆管的失效機理及原因

鍋爐受熱面管過熱，是困擾火力發(fā)電廠鍋爐安全穩(wěn)定運行的主要因素之一，過熱又可分為長期過熱和短期過熱。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，以長期過熱較多，短期過熱較少。國內(nèi)許多火力發(fā)電廠燃用無煙煤，該煤質(zhì)除很難做到完全燃燒、極易滅火外，還易結(jié)焦。因為煤質(zhì)原因加之爐下部漏風(fēng)較大，火焰中心上移，爐膛出口煙氣溫度高于設(shè)計值，使過熱管和高溫再熱器管經(jīng)常發(fā)生超溫，而引起爆管。

2.1 鍋爐受熱面管長期過熱爆管

鍋爐受熱面管子在高溫、應(yīng)力長期作用下會引起蠕變變形。在規(guī)定限度內(nèi)小量的蠕變變形是允許的，對正常運行影響不大。鍋爐受熱面管子在運行中由于某些原因使管壁溫度超過了額定溫度，雖然超溫的幅度不大，如（20～50）℃，但管子長期處于超溫狀況下最終會發(fā)生蠕變爆管。這種由于管子長期超溫而發(fā)生蠕變破裂的現(xiàn)象稱為長期過熱爆管。

2.1.1 鍋爐受熱面管子長期過熱爆管破口宏觀特征

長期過熱爆管的破口形貌具有蠕變斷裂的一般特征。管子破口呈脆性斷口特征，破口粗糙、邊緣為不平整的鈍邊；破口處管子厚度減薄不多。破口及其附近的管子內(nèi)外壁有一層較厚的氧化皮易剝落。破口附近的管子外壁有許多與破口方向一致的縱向裂紋，如圖（1）所示整個破口張開程度不大。

管子在長期過熱過程中，管徑發(fā)生蠕脹。管子脹粗是不均勻的，向火面與背火面不同。向火面管壁溫度高，蠕變速度快。爆管后背火的管壁厚度幾乎未變，從背火側(cè)往破口方向逐漸減薄，破口處管子截面成不規(guī)則的橢圓形。管徑粗脹量與超溫幅度有關(guān)。超溫幅度大，長期過熱爆管的破口處塑性變形和脹粗較大，破口張開也較大，呈棱形破口如圖（2）所示。

2.1.2 鍋爐受熱面管子長期過熱爆管破口微觀特征

長期過熱爆管鋼的顯微組織中發(fā)生珠光體球化和碳化物聚集長大的現(xiàn)象。鋼的碳化物呈球狀或鏈狀分布于鐵素體的晶界上，因而往往出現(xiàn)“雙晶界”現(xiàn)象。管子的向火側(cè)球化程度比背火側(cè)嚴(yán)重，有時還可能出現(xiàn)二次再結(jié)晶組織，在碳鋼、0.5%鉬鋼等不含鉻的珠光體耐熱鋼發(fā)生長期過熱爆管后，會出現(xiàn)石黑化現(xiàn)象。圖（3）為長期過熱爆管破口處顯微組織。

2.1.3 長期過熱爆管的主要原因

（1）管內(nèi)汽水流量分配不均；

（2）爐內(nèi)局部熱負(fù)荷偏高；

（3）管子內(nèi)部結(jié)垢；

（4）異物堵塞管子；

（5）錯用材料；

（6）最初設(shè)計不合理。

2.1.4 防止措施

對高溫蠕變型可通過改進受熱面、使介質(zhì)流量分配合理；改善爐內(nèi)燃燒、防止燃燒中心偏高；進行化學(xué)清洗，去除異物、沉積物等方法預(yù)防。對應(yīng)力氧化裂紋型因管子壽命已接近設(shè)計壽命，可將損壞的管子予以更換。對氧化減薄型應(yīng)完善過熱器的保護措施。

2.2 鍋爐受熱面管短期過熱爆管

短期過熱是指當(dāng)管壁溫度超過材料的下臨界溫度時，材料強度明顯下降，在內(nèi)壓力作用下，發(fā)生脹粗和爆管現(xiàn)象。

在這樣高的溫度下，管子的向火側(cè)首先產(chǎn)生塑性變形、管徑粗脹、管壁減薄，產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶型蠕變斷裂而爆管。管子爆破時管內(nèi)介質(zhì)對高溫的管壁產(chǎn)生激冷作用，使破口處金屬出現(xiàn)相變或不完全相變的組織。這種類型的管子爆破事故稱為短期爆管。

2.2.1 鍋爐受熱面管子短期過熱爆管破口宏觀特征

短期過熱爆管的破口具有完全延性斷裂的特征，破口是刀刃型斷中，邊緣鋒利，管壁減薄很多，爆管破口脹粗明顯，張開很大呈喇叭狀。破口表現(xiàn)比較光滑，外壁一般呈蘭黑色，內(nèi)壁由于爆管時汽水混合物的高速沖刷而十分光潔，破口附近沒有裂紋。短期過熱爆管宏觀特征如圖4。

2.2.2 鍋爐受熱面管短期過熱爆管破口的微觀特征

爆口的微觀為韌窩（斷口由許多凹坑構(gòu)成）；爆口周圍管子材料的硬度顯著升高；爆口周圍內(nèi)、外壁氧化皮的厚度，取決于短時超溫爆管前長時超溫的程度，長時超溫程度越嚴(yán)重，氧化皮越厚。破口處鋼的顯微組織中出現(xiàn)馬氏體、貝氏體、屈氏體這類的淬硬組織（如圖5所示）。通常這些組織已不同程度被回火處理。

2.2.3 短期過熱爆管的原因

（1）過熱器管內(nèi)工質(zhì)的流量分配不均勻，在流量較小的管子內(nèi)，工質(zhì)對管壁的冷卻能力較差，使管壁溫度升高，造成管壁超溫；

（2）爐內(nèi)局部熱負(fù)荷過高（或燃燒中心偏離），使附近管壁溫度超過設(shè)計的允許值；

（3）過熱器管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢，造成管壁溫度超溫；

（4）異物堵塞管子，使過熱器管得不到有效的冷卻；

（5）錯用鋼材。錯用低級鋼材也會造成短期過熱，隨著溫度升高，低級鋼材的許用應(yīng)力迅速降低，強度不足而使管子爆破；

（6）管子內(nèi)壁的氧化垢剝落而使下彎頭處堵塞；

（7）在低負(fù)荷運行時，投入減溫水不當(dāng)，噴入過量，造成管內(nèi)水塞，從而引起局部過熱；

（8）爐內(nèi)煙氣溫度失常。

2.2.4 防止措施

預(yù)防短期過熱的方法有改進受熱面，使介質(zhì)流量分配合理；穩(wěn)定運行工況，改善爐內(nèi)燃燒，防止燃燒中心偏離；進行化學(xué)清洗；去除異物、沉積物；防止錯用鋼材：發(fā)現(xiàn)錯用及時采取措施。

3 結(jié)語

四管泄漏是對電站鍋爐來說是一個永恒的主題，是經(jīng)常性的工作，杜絕四管泄漏也是很難實現(xiàn)的，只有對泄漏進行根據(jù)原因的防治和預(yù)防。做好運行調(diào)整是防止四管泄漏的根本，是防止四管泄漏的最好辦法，運行調(diào)整主要從防止超溫、防止煙氣流速過大、防止火焰燒偏、防止結(jié)焦等方面著手。提高各級人員的責(zé)任心是防止四管泄漏的關(guān)鍵。鍋爐自安裝以后其許多設(shè)備是難于更改的，只有結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的特點做好設(shè)備改進，及時消除設(shè)備缺陷才能保證鍋爐設(shè)備的安全可靠穩(wěn)定運行，真正實現(xiàn)穩(wěn)發(fā)多供的電廠生產(chǎn)宗旨。

參考文獻

[1]馬昌華.鍋爐事故防范與安全運行[M].北京：地震出版社，2000.endprint