李紅,曹芳娣
(1.南京順風(fēng)—派尼爾空氣和氣體凈化設(shè)備有限公司,江蘇南京211178;2.南京五洲制冷集團(tuán)有限公司,江蘇南京211000)
某電廠3號(hào)爐為660MW機(jī)組國(guó)產(chǎn)超臨界燃煤鍋爐,系超臨界參數(shù)、強(qiáng)制循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架的∏型直流爐。2009年9月初投產(chǎn),2010年12月發(fā)現(xiàn)末級(jí)過(guò)熱器泄漏并停爐,累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約10 000h。爆管部位末級(jí)過(guò)熱器管材質(zhì)為SA213-T91,規(guī)格為D38.1×7.5mm。
爆口位于3號(hào)爐末級(jí)過(guò)熱器右數(shù)第32排前數(shù)第13根,爆口中心距下彎頭約300mm。對(duì)爆管進(jìn)行宏觀觀察,爆口處管徑有明顯脹粗,爆口較大,呈喇叭狀,脹粗部位直徑約55mm,爆口部位管壁減薄成薄刃狀,管內(nèi)外壁均可見(jiàn)樹(shù)皮紋,如圖1所示。從爆口的宏觀分析來(lái)看,末級(jí)過(guò)熱器爆管具有超溫過(guò)熱爆漏的特征。
圖1 爆管外觀
過(guò)熱爆口有材質(zhì)因素和環(huán)境因素,包括材質(zhì)不良、煙側(cè)超溫、汽側(cè)阻塞等。為了對(duì)材料進(jìn)行組織對(duì)比和性能檢測(cè),在末級(jí)過(guò)熱器右數(shù)第32排前數(shù)第13根爆口位置、緊鄰爆口位置及下彎頭對(duì)側(cè)分別取3個(gè)金相試樣,同時(shí)在圖2中所示焊縫兩側(cè)約10mm處各取1個(gè)金相試樣。在爆口附近取常溫拉伸試樣。另外,在末過(guò)右數(shù)第32排前數(shù)第12根距下彎頭約300mm處取1個(gè)金相試樣和常溫拉伸試樣。爆口位置和取樣位置如圖2所示。
圖2 爆管漏點(diǎn)及取樣位置
對(duì)爆管進(jìn)行質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析,分析結(jié)果見(jiàn)表1,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合ASME標(biāo)準(zhǔn)中SA213-T91鋼的成分要求。說(shuō)明沒(méi)有用錯(cuò)材質(zhì),也不存在成分不合格的現(xiàn)象。
表1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析結(jié)果
圖5 緊鄰爆口位置(金相2)金相組織
對(duì)上述爆管從爆口中間處取樣(圖2中“金相1”)進(jìn)行金相分析,金相組織為回火馬氏體,碳化物析出聚集,金相組織嚴(yán)重老化,氧化皮最厚為170 μm,爆口尖端組織被拉長(zhǎng),爆口對(duì)側(cè)組織如圖3,爆口尖端組織如圖4和圖5。
圖3 爆口(金相1)對(duì)側(cè)金相組織
圖4 爆口(金相1)尖端金相組織
對(duì)緊鄰爆口位置(圖2中的“金相2”)及下彎頭對(duì)側(cè)(圖2中的“金相3”)進(jìn)行金相檢驗(yàn),金相組織為回火馬氏體,碳化物析出聚集,金相組織嚴(yán)重老化,同爆口處金相組織相似。組織照片分別如圖5和圖6所示。
圖6 爆管彎頭對(duì)側(cè)(金相3)金相組織
對(duì)爆口所在管(末過(guò)右數(shù)第32排前數(shù)第13根)彎頭上焊口上側(cè)約10mm處(圖2中“金相4”)及焊口上約100mm處(圖2中“金相6”)進(jìn)行金相檢驗(yàn),焊口上側(cè)組織為回火馬氏體,晶粒粗大,輕度老化,金相照片如圖7。圖8所示。對(duì)焊口下側(cè)約10mm處(圖2中“金相5”)組織為回火馬氏體,嚴(yán)重老化,同爆口處金相組織相同。金相照片如圖9所示。
圖7 爆管焊縫上側(cè)(金相4)金相組織
圖8 爆管焊縫上側(cè)(金相6)金相組織
圖9 爆管焊縫下側(cè)(金相5)金相組織
在末過(guò)右數(shù)第32排前數(shù)第12根距下彎頭約300mm處取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn),結(jié)果顯示其金相組織為回火馬氏體,晶粒粗大,輕度老化,內(nèi)壁氧化皮厚度約90 μm,金相組織如圖10所示。
由金相分析可知,爆口所處彎頭全部金相組織不正常,這種組織是處于正火嚴(yán)重不足或是回火嚴(yán)重超溫的組織,冷卻時(shí)速度又較慢造成的。這樣的組織持久性能低,在運(yùn)行過(guò)程中極容易造成早期泄漏。對(duì)比發(fā)生爆口的下彎頭組織,焊口以上組織為正常的金相組織。由此可見(jiàn),該爆管是彎頭熱處理不良造成的。
圖10 末過(guò)右數(shù)第32排前數(shù)第12根金相組織
對(duì)發(fā)生泄漏的末過(guò)右數(shù)第32排前數(shù)第13根焊縫下側(cè)直管段及其相鄰直管段分別取樣進(jìn)行了常溫拉伸實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示發(fā)生泄漏的末過(guò)右數(shù)第32排前數(shù)第13根抗拉強(qiáng)度值低于ASME標(biāo)準(zhǔn)對(duì)T91的要求,末過(guò)右數(shù)第32排前數(shù)第12根檢驗(yàn)結(jié)果符合ASME標(biāo)準(zhǔn)對(duì)T91的要求。
表2 力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)宏觀分析可見(jiàn)管材存在過(guò)熱現(xiàn)象,化學(xué)分析知管材成分合格,金相組織發(fā)現(xiàn)彎頭存在異常的金相組織,與彎頭相連接的直管段組織正常,彎頭力學(xué)性能不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。說(shuō)明發(fā)生爆管的彎頭存在初始熱處理不合格的現(xiàn)象,是由于焊后熱處理過(guò)程中,正火溫度不足,或是回火溫度超標(biāo)造成的。建議對(duì)同批彎頭進(jìn)行檢查和更換,加強(qiáng)新?lián)Q管的監(jiān)督檢驗(yàn)。
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