燃氣鍋爐過熱器管子爆破原因分析

馮彥香

摘 要：我公司一臺SZS50-1.3/260-Q鍋爐項目過熱器蛇形管在運行2個月后出現(xiàn)進汽口管段彎頭部分起弧點處開裂現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場勘察并切取部分失效管管段作為分析樣品，便于了解清楚管子泄漏的原因，分析情況和結(jié)果如下：

名稱：鋼管? ? ?牌號：12Cr1MoVG? ? ? ?規(guī)格：￠42*3.5

關鍵詞：燃氣;爆破;理化分析;試驗

1 過熱器工作環(huán)境及泄漏情況

過熱器為蛇形管結(jié)構(gòu)，是高溫煙氣與蒸汽進行換熱的鍋爐部件，起到吸收煙氣熱量產(chǎn)生過熱蒸汽的作用。過熱器器中蒸汽在蛇形管內(nèi)從前向后流動，煙氣在蛇形管外由后向前流動，為間壁換方式。且現(xiàn)場運行情況為，白天停爐，晚上開啟，每天如此，產(chǎn)生裂紋部分在彎頭處，蛇形管頭位于煙道內(nèi)，受煙氣沖刷，如下圖所示。

從上圖可以看出露點全部在飽和蒸汽進口處（低溫區(qū)），且裂紋大部分呈環(huán)向分布。

現(xiàn)場切取樣品，樣品總長約為147mm，左側(cè)不規(guī)則開口為管件斷裂部位，右側(cè)為熱切割痕跡。

為避免二次熱加工影響，試樣采用線切割方式進行分割處理，左側(cè)原斷口部分予以保留，中間直管段分割為>40mm的圓環(huán)試樣。

2 理化分析、硬度檢測和壓扁試驗

分別進行金相檢測、維氏硬度檢測和壓扁試驗，管件右側(cè)端頭部分作為化學成分分析試樣，進行光譜檢測。

2.1 理化分析

化學成分分析結(jié)果如表1所示，鋼管化學成分符合GB/T5310-2017標準要求。

2.2 金相、硬度和壓扁試驗分析

圖2所示，紅色邊框內(nèi)存在肉眼可見裂紋，裂紋由內(nèi)壁向外壁擴展，縱向呈閃電狀延伸。

檢測結(jié)果如下：

2.3 小結(jié)

經(jīng)觀察，壓扁試驗完成后，試樣試樣內(nèi)、外壁受拉面未發(fā)現(xiàn)裂紋及其他缺陷，壓扁試驗合格。鋼管材料為12Cr1MoVG? GB/T5310管材，材料在使用過程中直到爆管，其化學成分、金相組織均無明顯變化，使用過程中無過熱、過燒的現(xiàn)象，輕微的脫碳是由于管子泄漏后沒有及時發(fā)現(xiàn)停爐而產(chǎn)生的輕微過熱情況，由其宏觀圖像以及運行的狀況可知，管子產(chǎn)生裂紋和爆破的原因初步可斷定為疲勞應力引起，管子彎頭處是應力集中區(qū)域，在交變載荷的條件下，應力集中易于引起疲勞裂紋，裂紋在載荷循環(huán)下不斷擴展，如過熱器管子內(nèi)的水沒有排凈，形成管積，瞬間局部壓力增大，終至整個截面喪失承載能力而至脆斷。

3 建議

鍋爐運行狀況不是很好，每天啟停頻繁，停爐后過熱器里含有大部分的水，在下次開啟時如果不及時把里面的水排出，會導致管積，致使瞬間應力的增大，產(chǎn)生爆管，建議停爐后進行熱保溫，或者低負荷運行，再次啟動時要緩慢提升負荷，并且過熱器的疏水和排氣閥一定要打開，等蒸汽參數(shù)穩(wěn)定后再關閉，防止水擊和疲勞應力的產(chǎn)生。