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摘要：通过对某超（超）临界电站锅炉水冷壁拉稀管存在的横向裂纹现象进行宏观检验、化学分析、力学性能、金相显微组织分析，指出水冷壁管横向裂纹的主要原因是由于共振引起波劳失效，并提出了防止类似事故发生的相应措施。
关键词：超（超）临界锅炉；泄漏；共振；疲劳损坏
0前言
近年来，我国高参数、大容量的火电机组建设突飞猛进，大量超超临界机组相继投运。这些机组在设计、制造、安装、调试等方面采用了诸多的新技术、新材料、新工艺、新方法，也暴露出一些技术和质量方面的问题。以下针对某超超臨界锅炉水冷壁拉稀管在运行过程中发现的开裂问题进行分析及探讨。
1概述
该超超临界锅炉水冷壁采用膜式管圈内螺纹管，拉稀管的材质为SA-210C，规格为φ76×9um；查阅产品质量证明书该批管子制造工艺为冷拔后950℃正火、700℃回火热处理，所有检验项目均合格。水冷壁管排用单根管子冷弯成型后拼焊成小屏，然后组焊成大屏。鳍片与管子角焊缝采用CO2气体保护焊，焊后在640℃下热处理。折焰角水冷壁斜坡上炉膛中间位置共3处发生泄漏。原始爆口位于右数第29根水冷壁拉稀管与固定块的焊缝处，沿周向开裂长约60m。
2宏观形貌
原始爆口将覆盖在拉稀管上的防磨瓦吹破，吹穿斜坡上的水冷壁管和鳍片形成吹损爆口1，该爆口继续吹损拉稀管及其固定块，形成吹损爆口2，爆口宏观形貌如图1所示。将爆管切开，拉稀管内、外壁形貌如图2所示，爆口表现为裂纹形式。
在随后的扩大比例检查中发现，右数第28根拉稀管同样位置也存在着长约30mm的周向表面裂纹，裂纹的分布形式与第29根拉稀管原始爆口类似，如图3（a）所示。泄漏拉稀管及其附近几根拉稀管在垂直方向存在一定程度的弯曲变形，如图3（b）所示，可见在运行过程中拉稀管承受了超过屈服强度的应力，使其产生了塑性变形。
3管样材料试验
3.1化学元素分析
对取样管进行化学成份分析，分析结果如表1所示，符合ASME标准中SA-210/SA-210M《锅炉和过热器用中碳无缝钢管子》的要求。
3.2力学性能试验
在拉稀管向火侧取3组力学性能试样进行拉伸试验，实测屈服强度Rp0.2为383Mpa、抗拉强度Rm为561Mpa、断口伸长率A为36%；符合SA-210/SA-210M《锅炉和过热器用中碳无缝钢管子》标准要求的Rp0.2≥275Mpa、Rm≥485Mpa、A≥30%要求。
3.3金相试验
在原始爆口处取样，检测拉稀管纵向截面。图4为热影响区和母材的过渡区金相形貌，两个区域沿图中红线分开，两个区域金相组织均为铁素体+珠光体，未见异常。
3.4硬度试验
断口处的热影响区的硬度为198HV，母材硬度为180HV，对应布氏硬度分别为185HB和171HB，符合DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》的要求。
4原因分析
（1）该次裂纹泄漏爆口位于梳形板固定块与管子的焊接熔合线部位，拉稀管材质合格、金相组织正常、硬度合格，管子无明显胀粗，扩大范围宏观检查，发现右数第28根拉稀管同樣位置也存在表面裂纹，泄漏拉稀管及其附近几根拉稀管存在明显的弯曲变形发生，说明管子承受了超过屈服强度的应力使其产生了塑性变形，属典型的疲劳断裂失效。该炉拉稀管还曾经发生过一次原因不明的短期超温爆管。
5结论及建议
（1）应对全部60根水冷壁拉稀管管卡处焊缝和联箱管座焊缝进行全面的表面无损检测，发现裂纹应及时进行焊补处理，对焊缝成型不良要进行圆滑过渡修磨和补焊，要严格控制焊接工艺，应焊前预热、焊后进行热处理。
（2）在管子中间部位设置管卡来增加拉稀管的刚性，减小振动，改善管子端部受力。
（3）应尽快安排对管壁运行温度相对较高、靠近顶棚部位管段进行胀粗测量，如发现存在胀粗现象，可考虑用更高耐温等级材料来替换。
关键词：超（超）临界锅炉；泄漏；共振；疲劳损坏
0前言
近年来，我国高参数、大容量的火电机组建设突飞猛进，大量超超临界机组相继投运。这些机组在设计、制造、安装、调试等方面采用了诸多的新技术、新材料、新工艺、新方法，也暴露出一些技术和质量方面的问题。以下针对某超超臨界锅炉水冷壁拉稀管在运行过程中发现的开裂问题进行分析及探讨。
1概述
该超超临界锅炉水冷壁采用膜式管圈内螺纹管，拉稀管的材质为SA-210C，规格为φ76×9um；查阅产品质量证明书该批管子制造工艺为冷拔后950℃正火、700℃回火热处理，所有检验项目均合格。水冷壁管排用单根管子冷弯成型后拼焊成小屏，然后组焊成大屏。鳍片与管子角焊缝采用CO2气体保护焊，焊后在640℃下热处理。折焰角水冷壁斜坡上炉膛中间位置共3处发生泄漏。原始爆口位于右数第29根水冷壁拉稀管与固定块的焊缝处，沿周向开裂长约60m。
2宏观形貌
原始爆口将覆盖在拉稀管上的防磨瓦吹破，吹穿斜坡上的水冷壁管和鳍片形成吹损爆口1，该爆口继续吹损拉稀管及其固定块，形成吹损爆口2，爆口宏观形貌如图1所示。将爆管切开，拉稀管内、外壁形貌如图2所示，爆口表现为裂纹形式。
在随后的扩大比例检查中发现，右数第28根拉稀管同样位置也存在着长约30mm的周向表面裂纹，裂纹的分布形式与第29根拉稀管原始爆口类似，如图3（a）所示。泄漏拉稀管及其附近几根拉稀管在垂直方向存在一定程度的弯曲变形，如图3（b）所示，可见在运行过程中拉稀管承受了超过屈服强度的应力，使其产生了塑性变形。
3管样材料试验
3.1化学元素分析
对取样管进行化学成份分析，分析结果如表1所示，符合ASME标准中SA-210/SA-210M《锅炉和过热器用中碳无缝钢管子》的要求。
3.2力学性能试验
在拉稀管向火侧取3组力学性能试样进行拉伸试验，实测屈服强度Rp0.2为383Mpa、抗拉强度Rm为561Mpa、断口伸长率A为36%；符合SA-210/SA-210M《锅炉和过热器用中碳无缝钢管子》标准要求的Rp0.2≥275Mpa、Rm≥485Mpa、A≥30%要求。
3.3金相试验
在原始爆口处取样，检测拉稀管纵向截面。图4为热影响区和母材的过渡区金相形貌，两个区域沿图中红线分开，两个区域金相组织均为铁素体+珠光体，未见异常。
3.4硬度试验
断口处的热影响区的硬度为198HV，母材硬度为180HV，对应布氏硬度分别为185HB和171HB，符合DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》的要求。
4原因分析
（1）该次裂纹泄漏爆口位于梳形板固定块与管子的焊接熔合线部位，拉稀管材质合格、金相组织正常、硬度合格，管子无明显胀粗，扩大范围宏观检查，发现右数第28根拉稀管同樣位置也存在表面裂纹，泄漏拉稀管及其附近几根拉稀管存在明显的弯曲变形发生，说明管子承受了超过屈服强度的应力使其产生了塑性变形，属典型的疲劳断裂失效。该炉拉稀管还曾经发生过一次原因不明的短期超温爆管。
5结论及建议
（1）应对全部60根水冷壁拉稀管管卡处焊缝和联箱管座焊缝进行全面的表面无损检测，发现裂纹应及时进行焊补处理，对焊缝成型不良要进行圆滑过渡修磨和补焊，要严格控制焊接工艺，应焊前预热、焊后进行热处理。
（2）在管子中间部位设置管卡来增加拉稀管的刚性，减小振动，改善管子端部受力。
（3）应尽快安排对管壁运行温度相对较高、靠近顶棚部位管段进行胀粗测量，如发现存在胀粗现象，可考虑用更高耐温等级材料来替换。