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[摘 要]对锅炉过热器爆管的根本原因进行综合分析，并简述了爆管爆口形状以及预防措施，进而有效的防止过热器爆管事故的发生。
[关键词]锅炉；过热器管；爆管；原因；形状；预防
中图分类号：TK223.32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0339-01
引言
所谓锅炉爆管通常是指受热面管（水冷壁、过热器和省煤器）爆裂泄漏。这些受热面管内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用，外部承受着高温、侵蚀和磨损的环境，在水、汽与火、粉、风、灰之间的环境中工作，是能量传递集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏问题。而锅炉过热器管是较易出现故障的部位，工业锅炉过热器蒸汽温度一般不大于450℃，所以过热器管一般都布置在锅炉空烟室出口处，属于对流换热式过热器。为保证管壁使用温度，在选材方面低温段用碳钢（20/GB3087，计算壁温≤460℃），高温段用合金钢（12Cr1MoVG/GB5310， 计算壁温≤580℃）。但在实际运行中，由于其它方面原因引起的过热器管爆管，还是极大地影响了锅炉的安全经济运行。
引起锅炉过热器管爆管的原因较多，其中过热、磨损、腐蚀是导致爆管的主要原因。总结近年来过热器爆管情况，对爆管原因进行分析并提出预防。
1.过热爆管原因分析及预防
过热器是锅炉承压受热面中工质温度和金属温度最高的部件，受热面过热后，管材金属温度超过允许使用的极限温度，发生内部组织变化，降低了许用应力，管子在内压力下产生塑性变形，使用寿命明显减少，最后导致超温爆破。因此，超温导致过热，使设备安全系数降低，应严格控制蒸汽溫度的上限。过热分短期过热和长期过热。
1.1 短期过热
短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时，材料强度明显下降，在内压力作用下，发生胀粗和爆管现象。主要发生在过热器的向火面直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子上。
1.1.1 产生原因
过热器管内工质的流量分配不均匀，在流量较小的管子内，工质对管壁的冷却能力较差，使管壁温度升高，造成管壁超温； 炉内局部热负荷过高，使附近管壁温度超过设计的允许值； 过热器管子内部严重结垢，造成管壁温度超温； 异物堵塞管子，使过热器管得不到有效的冷却； 错用钢材； 管子内壁的氧化垢剥落而使下弯头处堵塞； 在低负荷运行时，投入减温水不当，喷入过量，造成管内水塞，从而引起局部过热； 炉内烟气温度失常。
1.1.2. 爆口形状
一般情况下爆口较大，呈喇叭状；或典型的薄唇形爆破；爆口塑性变形大，管径有明显胀粗，管壁减薄呈刀刃状； 爆口的微观为韧窝（断口由许多凹坑构成）；爆口周围管子材料的硬度显著升高；爆口周围内、外壁氧化皮的厚度，取决于短时超温爆管前长时超温的程度，长时超温程度越严重，氧化皮越厚。
1.1.3. 防止措施
预防短期过热的方法有改进受热面，使介质流量分配合理；稳定运行工况，改善炉内燃烧，防止燃烧中心偏离；进行化学清洗；去除异物、沉积物；防止错用钢材。
1.2 长期过热
长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化，管壁氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，使管径均匀胀粗，最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。长时超温爆管根据工作应力水平可分为三种：高温蠕变型、应力氧化裂纹型、氧化减薄型。主要发生在高温过热器的外圈和高温再热器的向火面。低温过热器、低温再热器的向火面均可能发生长期超温爆管。
1.2.1. 产生原因
管内汽水流量分配不均；炉内局部热负荷偏高；管子内部结垢；异物堵塞管子；错用材料；最初设计不合理。
1.2.2. 爆口形状
管子破口呈脆性断口特征。爆口粗糙，边缘为不平整的钝边，爆口处管壁厚度减薄不多。管壁发生蠕胀，管径胀粗情况与管子材料有关，碳钢管径胀粗较大。20号钢高压锅炉低温过热器管破裂，最大胀粗值达管径的15%，而12CrMoVG钢高温过热器管破裂只有管径5%左右的胀粗。
1.2.3. 防止措施
对高温蠕变型可通过改进受热面、使介质流量分配合理；改善炉内燃烧、防止燃烧中心偏高；进行化学清洗，去除异物、沉积物等方法预防。对应力氧化裂纹型因管子寿命已接近设计寿命，可将损坏的管子予以更换。对氧化减薄型应完善过热器的保护措施。
2.磨损爆管原因分析及预防
过热器管子的飞灰磨损，是影响锅炉长期安全运行的主要原因。飞灰磨损的机理是携带有灰粒和未完全燃烧燃料颗料的高速烟气冲刷受热面时，逐渐使受热面管壁变薄而爆管。主要发生在过热器烟气入口处的弯头、出列管子和横向节距不均匀的管子上。
2.1 产生原因
飞灰中夹带硬颗粒；烟速过高或管子的局部烟气速度过高；烟气含灰浓度分布不均，局部灰浓度过高。
2.2 爆口特征
断口处管壁减薄，呈刀刃状； 磨损表面平滑，呈灰色；金相组织不变化，管径一般不胀粗。
2.3 防止措施
通过加屏等方法减小烟气走廊，均匀气流；加设炉内除尘装置；选择合理的流速，杜绝局部烟速过高；在易磨损管子表面加装防磨盖板。
3.腐蚀疲劳爆管原因分析及预防
腐蚀疲劳主要是因为水的化学性质所引起的，水中氧含量和pH值是影响腐蚀疲劳的主要因素。管内的介质由于氧的去极化作用，发生电化学反应，在管内的钝化膜破裂处发生点蚀形成腐蚀介质，在腐蚀介质和循环应力（包括启停和振动引起的内应力）的共同作用下造成腐蚀疲劳爆管。主要发生在水侧，然后扩展到外表面。过热器的管弯头内壁产生点状或坑状腐蚀，主要在停炉时产生腐蚀疲劳。
3.1 产生原因
弯头的应力集中，促使点蚀产生；弯头处受到热冲击，使弯头内壁中性区产生疲劳裂纹；下弯头在停炉时积水；管内介质中含有少量碱或游离的二氧化碳；装置启动及化学清洗次数过多。
3.2 爆口特征
在过热器的管内壁产生点状或坑状腐蚀，典型的腐蚀形状为贝壳状；运行时腐蚀疲劳的产物为黑色磁性氧化铁，与金属结合牢固；停炉时，腐蚀疲劳的产物为砖红色氧化铁； 点状和坑状腐蚀区的金属组织不发生变化； 腐蚀坑沿管轴方向发展，裂纹是横断面开裂，相对宽而钝，裂缝处有氧化皮。
3.3 防止措施
防止氧腐蚀应注意停炉保护；新炉起用时，应进行化学清洗，去除铁锈和脏物，在内壁形成一层均匀的保护膜；运行中使水质符合标准，适当减小PH值或增加锅炉中氯化物和硫酸盐的含量。
4.其它爆管原因
除上述三点主要爆管原因外，过热器爆管还有其它几种原因，如应力腐蚀裂纹、热疲劳、异种金属焊接、质量控制失误等。
5.结束语
造成锅炉过热器爆管的原因很多，只有对过热器爆管的直接原因进行综合分析，才能从根本上解决锅炉爆管问题，有效地防止锅炉过热器爆管事故的发生。防止过热器爆管是一项综合工程，应从运行、检修、技术改进等多方面加强监督、管理和检查。发现了问题并及时进行处理，减少锅炉启停，保证锅炉的安全稳定运行。
参考文献
[1] 周昊、池作和等：根据爆口特征判断爆管原因[J]；热力发电；1995.（5）
[2] 朱才林：工业锅炉过热器爆管原因分析和预防措施[J]；工业锅炉；2008.5.
[关键词]锅炉；过热器管；爆管；原因；形状；预防
中图分类号：TK223.32 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0339-01
引言
所谓锅炉爆管通常是指受热面管（水冷壁、过热器和省煤器）爆裂泄漏。这些受热面管内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用，外部承受着高温、侵蚀和磨损的环境，在水、汽与火、粉、风、灰之间的环境中工作，是能量传递集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏问题。而锅炉过热器管是较易出现故障的部位，工业锅炉过热器蒸汽温度一般不大于450℃，所以过热器管一般都布置在锅炉空烟室出口处，属于对流换热式过热器。为保证管壁使用温度，在选材方面低温段用碳钢（20/GB3087，计算壁温≤460℃），高温段用合金钢（12Cr1MoVG/GB5310， 计算壁温≤580℃）。但在实际运行中，由于其它方面原因引起的过热器管爆管，还是极大地影响了锅炉的安全经济运行。
引起锅炉过热器管爆管的原因较多，其中过热、磨损、腐蚀是导致爆管的主要原因。总结近年来过热器爆管情况，对爆管原因进行分析并提出预防。
1.过热爆管原因分析及预防
过热器是锅炉承压受热面中工质温度和金属温度最高的部件，受热面过热后，管材金属温度超过允许使用的极限温度，发生内部组织变化，降低了许用应力，管子在内压力下产生塑性变形，使用寿命明显减少，最后导致超温爆破。因此，超温导致过热，使设备安全系数降低，应严格控制蒸汽溫度的上限。过热分短期过热和长期过热。
1.1 短期过热
短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时，材料强度明显下降，在内压力作用下，发生胀粗和爆管现象。主要发生在过热器的向火面直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子上。
1.1.1 产生原因
过热器管内工质的流量分配不均匀，在流量较小的管子内，工质对管壁的冷却能力较差，使管壁温度升高，造成管壁超温； 炉内局部热负荷过高，使附近管壁温度超过设计的允许值； 过热器管子内部严重结垢，造成管壁温度超温； 异物堵塞管子，使过热器管得不到有效的冷却； 错用钢材； 管子内壁的氧化垢剥落而使下弯头处堵塞； 在低负荷运行时，投入减温水不当，喷入过量，造成管内水塞，从而引起局部过热； 炉内烟气温度失常。
1.1.2. 爆口形状
一般情况下爆口较大，呈喇叭状；或典型的薄唇形爆破；爆口塑性变形大，管径有明显胀粗，管壁减薄呈刀刃状； 爆口的微观为韧窝（断口由许多凹坑构成）；爆口周围管子材料的硬度显著升高；爆口周围内、外壁氧化皮的厚度，取决于短时超温爆管前长时超温的程度，长时超温程度越严重，氧化皮越厚。
1.1.3. 防止措施
预防短期过热的方法有改进受热面，使介质流量分配合理；稳定运行工况，改善炉内燃烧，防止燃烧中心偏离；进行化学清洗；去除异物、沉积物；防止错用钢材。
1.2 长期过热
长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化，管壁氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，使管径均匀胀粗，最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。长时超温爆管根据工作应力水平可分为三种：高温蠕变型、应力氧化裂纹型、氧化减薄型。主要发生在高温过热器的外圈和高温再热器的向火面。低温过热器、低温再热器的向火面均可能发生长期超温爆管。
1.2.1. 产生原因
管内汽水流量分配不均；炉内局部热负荷偏高；管子内部结垢；异物堵塞管子；错用材料；最初设计不合理。
1.2.2. 爆口形状
管子破口呈脆性断口特征。爆口粗糙，边缘为不平整的钝边，爆口处管壁厚度减薄不多。管壁发生蠕胀，管径胀粗情况与管子材料有关，碳钢管径胀粗较大。20号钢高压锅炉低温过热器管破裂，最大胀粗值达管径的15%，而12CrMoVG钢高温过热器管破裂只有管径5%左右的胀粗。
1.2.3. 防止措施
对高温蠕变型可通过改进受热面、使介质流量分配合理；改善炉内燃烧、防止燃烧中心偏高；进行化学清洗，去除异物、沉积物等方法预防。对应力氧化裂纹型因管子寿命已接近设计寿命，可将损坏的管子予以更换。对氧化减薄型应完善过热器的保护措施。
2.磨损爆管原因分析及预防
过热器管子的飞灰磨损，是影响锅炉长期安全运行的主要原因。飞灰磨损的机理是携带有灰粒和未完全燃烧燃料颗料的高速烟气冲刷受热面时，逐渐使受热面管壁变薄而爆管。主要发生在过热器烟气入口处的弯头、出列管子和横向节距不均匀的管子上。
2.1 产生原因
飞灰中夹带硬颗粒；烟速过高或管子的局部烟气速度过高；烟气含灰浓度分布不均，局部灰浓度过高。
2.2 爆口特征
断口处管壁减薄，呈刀刃状； 磨损表面平滑，呈灰色；金相组织不变化，管径一般不胀粗。
2.3 防止措施
通过加屏等方法减小烟气走廊，均匀气流；加设炉内除尘装置；选择合理的流速，杜绝局部烟速过高；在易磨损管子表面加装防磨盖板。
3.腐蚀疲劳爆管原因分析及预防
腐蚀疲劳主要是因为水的化学性质所引起的，水中氧含量和pH值是影响腐蚀疲劳的主要因素。管内的介质由于氧的去极化作用，发生电化学反应，在管内的钝化膜破裂处发生点蚀形成腐蚀介质，在腐蚀介质和循环应力（包括启停和振动引起的内应力）的共同作用下造成腐蚀疲劳爆管。主要发生在水侧，然后扩展到外表面。过热器的管弯头内壁产生点状或坑状腐蚀，主要在停炉时产生腐蚀疲劳。
3.1 产生原因
弯头的应力集中，促使点蚀产生；弯头处受到热冲击，使弯头内壁中性区产生疲劳裂纹；下弯头在停炉时积水；管内介质中含有少量碱或游离的二氧化碳；装置启动及化学清洗次数过多。
3.2 爆口特征
在过热器的管内壁产生点状或坑状腐蚀，典型的腐蚀形状为贝壳状；运行时腐蚀疲劳的产物为黑色磁性氧化铁，与金属结合牢固；停炉时，腐蚀疲劳的产物为砖红色氧化铁； 点状和坑状腐蚀区的金属组织不发生变化； 腐蚀坑沿管轴方向发展，裂纹是横断面开裂，相对宽而钝，裂缝处有氧化皮。
3.3 防止措施
防止氧腐蚀应注意停炉保护；新炉起用时，应进行化学清洗，去除铁锈和脏物，在内壁形成一层均匀的保护膜；运行中使水质符合标准，适当减小PH值或增加锅炉中氯化物和硫酸盐的含量。
4.其它爆管原因
除上述三点主要爆管原因外，过热器爆管还有其它几种原因，如应力腐蚀裂纹、热疲劳、异种金属焊接、质量控制失误等。
5.结束语
造成锅炉过热器爆管的原因很多，只有对过热器爆管的直接原因进行综合分析，才能从根本上解决锅炉爆管问题，有效地防止锅炉过热器爆管事故的发生。防止过热器爆管是一项综合工程，应从运行、检修、技术改进等多方面加强监督、管理和检查。发现了问题并及时进行处理，减少锅炉启停，保证锅炉的安全稳定运行。
参考文献
[1] 周昊、池作和等：根据爆口特征判断爆管原因[J]；热力发电；1995.（5）
[2] 朱才林：工业锅炉过热器爆管原因分析和预防措施[J]；工业锅炉；2008.5.