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摘 要 乌石化热电厂2号炉低温过热器的爆破管和运行管进行了化学成分、氧化皮、金相组织、硬度等试验分析。结果表明，爆漏的原因是由于长期过热，管子局部存在超温引起的组织老化，产生蠕变孔洞及裂纹等；针对分析结果，提出了预防措施和建议。
关键词 爆管；分析；长期过热；预防措施
中图分类号：TQ054 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0176-02
乌鲁木齐石化公司热电厂2号炉为B&WB-220/9.81-M型单汽包、单炉膛、Π型布置的自然循环高压煤粉锅炉，采用球磨机中储式乏气送粉系统，四角切圆燃烧、固态排渣。
2011年12月27日18：05，2号炉负荷190t/h，蒸汽压力正常， 炉膛负压突然冒正压，发现高省入口烟温和一级减温前温度下降快，判定受热面泄露，紧急停炉处理。28日15：35，温度降至60℃后，进入炉内发现低温过热器，从甲侧数第23排，迎火面第一根，低温过热器出口集箱下方发生爆口。爆口距离顶棚管过热器约下方400 mm直管段。
1 2号炉低温过热器纯煤设计工况和蠕变测量记录
1.1 2号炉低温过热器纯煤设计工况
2号炉低温过热器共计72排，双绕蛇形管，逆流换热，换热面积905.4 ㎡；运行约13万小时，事故管无检修和割管记录。低过材质、规格：材质：20G（GB5310-95，原始管900～930正火处理），规格：￠38×4.5。2号炉低温过热器纯煤设计工况：
低温过热器入口烟气温度：727℃；低温过热器出口烟气温度：560.3℃；低温过热器入口蒸汽温度：331.1℃；低温过热器出口蒸汽温度：382.8℃；低温过热器爆口点计算避温tbi约：430℃.tbi=382.8+50=432.8℃，管壁内外侧温差约50℃。
1.2 2号炉低温过热器纯煤设计工况
一般20G受热面的许可温度，此处工况很接近此管材需用温度，应该是整台锅炉受热面较为恶劣的工况之一，应该是主要监视管段，根据GB430-2008，应对此处管径进行蠕蠕变测量。
根据《火力发电厂金属技术监督规程》DL/T 438—2009中9.3.12条，a）：碳素钢外径蠕变应变大于3.5%，应及时更换。
38+38×3.5%=39.33 mm
根据记录数据2010年23排管径已增值39.18 mm，很接近更换值，应该引起足够的重视并进行相应的后续工作。但由于管理人员的疏忽没有加以重视，错过发现的最后机会。
2 低温过热器爆口的分析
2.1 宏观检验
2.1.1 爆口的宏观尺寸
爆口长约：72 mm；爆口宽约：11 mm；爆口管外径胀大到：51 mm；管壁最薄处为：3.1 mm。
该低温过热器管的爆口部位在迎火面一侧，管子未发生胀粗和明显的变形，爆口呈厚唇“鱼嘴状”的特征。
2.1.2 爆口的宏观形貌特征
①管子胀粗不大；②爆口尺寸并不太大；③爆口的断裂面粗糙，不平整，断口边缘是钝边，并不锋利、呈颗粒状； ④爆口周围存在纵向开裂的一层较厚的氧化层，这些氧化层较脆，易剥落。过热器管爆口处内、外表面的爆口处的内外表面有裂纹沿管的纵向存在。在距离爆口500 mm处直管，排管径已增值42.52 mm，且管壁表面存在较多纵向龟裂，颜色暗红色。
初步判断结论：根据爆口的宏观形貌特征和蠕变数据，可初步判断为：长期超温，蠕变损坏。
2.2 理化检验、力学性能
从该过热器管上，取块状样品，对其材质进行化学成分分析，结果如表1所示；表2是20G钢管参照标准GB5310-2008的标准化学成分要求。比较两表的数值，该过热器管的化学成分符合20G的标准化学成分要求。
表1 过热器管的化学成分分析（质量分数%）
C Mn Si S P
0.17 0.52 0.30 0.015 0.018
表2 20G钢管的化学成分（质量分数%）
C Mn Si S P
0.17-0.24 0.35-0.65 0.17-0.37 ≤0.030 ≤0.030
2.3 微观组织
抢修现场时第23根覆膜显微组织。珠光体形态完全消失，碳化物分布于晶界、晶内，晶界存在蠕变裂纹。
2号炉低温过热器从甲侧数23排迎火面第1根管爆口处和爆口对过即爆管的背火面处横向各取一个样，经打磨、抛光及浸蚀后进行检验。其中爆口内边缘的金相組织为：铁素体+碳化物颗粒，珠光体5级球化，晶界存在蠕变裂纹；爆口外边缘点的金相组织为：铁素体+碳化物颗粒，珠光体5级球化，晶界存在蠕变裂纹。爆口对过即爆管的背火面处点的金相组织为：铁素体+碳化物颗粒，珠光体5级球化。
由此可见，热电厂锅炉车间2号炉低温过热器从甲侧数23排迎火面第1根管爆口处和爆口对过即爆管的背火面处的金相组织均不正常，且迎火面爆口处晶界存在蠕变裂纹。
2.4 扫描电镜分析
从2号炉低温过热器从甲侧数23排迎火面第1根管的爆口处取样，利用扫描电镜对其爆口表面进行微观形貌观察和分析，在管子的内外表面有氧化皮；在爆口断面上可见到空洞、裂纹。
2.5 硬度试验
硬度试验结果如表3。测量结果表明，爆口管不符合DL/T438-2009中对20G的技术要求，运行管硬度值符合DL/T438-2009中对20G的技术要求。参照 DL/T674-1999 附表E1，爆破管的硬度值最小，其严重老化程度有关。
表3 参照 DL/T674-1999 表E1
200G球化级别 1级
2级
3级
4级
5级
HB 141 124 126 120 116
3 结论
2号炉低温过热器此次发生爆裂的原因是由于管排蒸汽侧流量发生变化使管壁未能得到及时冷却而引起的长期过热。通过对爆管进行宏观检验、化学分析、硬度测试、金相组织等试验分析充分证明是由于长期过热，在高温高压环境下长期运行，其组织发生了明显地变化，珠光体已经完全球化，形成碳化物，并聚集在铁素体的晶界和晶内。爆口上存在蠕变空洞，局部区域蠕变空洞连成微裂纹是管子爆裂的主要原因。
参考文献
[1]吴跃明，詹春，唐世蔼.1025 t/h锅炉“四管”泄漏问题分析[J].华东电力，2006（11）.
[2]冯治.火电厂锅炉受热面爆管问题分析及对策[J].陕西电力，2006（05）.
关键词 爆管；分析；长期过热；预防措施
中图分类号：TQ054 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0176-02
乌鲁木齐石化公司热电厂2号炉为B&WB-220/9.81-M型单汽包、单炉膛、Π型布置的自然循环高压煤粉锅炉，采用球磨机中储式乏气送粉系统，四角切圆燃烧、固态排渣。
2011年12月27日18：05，2号炉负荷190t/h，蒸汽压力正常， 炉膛负压突然冒正压，发现高省入口烟温和一级减温前温度下降快，判定受热面泄露，紧急停炉处理。28日15：35，温度降至60℃后，进入炉内发现低温过热器，从甲侧数第23排，迎火面第一根，低温过热器出口集箱下方发生爆口。爆口距离顶棚管过热器约下方400 mm直管段。
1 2号炉低温过热器纯煤设计工况和蠕变测量记录
1.1 2号炉低温过热器纯煤设计工况
2号炉低温过热器共计72排，双绕蛇形管，逆流换热，换热面积905.4 ㎡；运行约13万小时，事故管无检修和割管记录。低过材质、规格：材质：20G（GB5310-95，原始管900～930正火处理），规格：￠38×4.5。2号炉低温过热器纯煤设计工况：
低温过热器入口烟气温度：727℃；低温过热器出口烟气温度：560.3℃；低温过热器入口蒸汽温度：331.1℃；低温过热器出口蒸汽温度：382.8℃；低温过热器爆口点计算避温tbi约：430℃.tbi=382.8+50=432.8℃，管壁内外侧温差约50℃。
1.2 2号炉低温过热器纯煤设计工况
一般20G受热面的许可温度，此处工况很接近此管材需用温度，应该是整台锅炉受热面较为恶劣的工况之一，应该是主要监视管段，根据GB430-2008，应对此处管径进行蠕蠕变测量。
根据《火力发电厂金属技术监督规程》DL/T 438—2009中9.3.12条，a）：碳素钢外径蠕变应变大于3.5%，应及时更换。
38+38×3.5%=39.33 mm
根据记录数据2010年23排管径已增值39.18 mm，很接近更换值，应该引起足够的重视并进行相应的后续工作。但由于管理人员的疏忽没有加以重视，错过发现的最后机会。
2 低温过热器爆口的分析
2.1 宏观检验
2.1.1 爆口的宏观尺寸
爆口长约：72 mm；爆口宽约：11 mm；爆口管外径胀大到：51 mm；管壁最薄处为：3.1 mm。
该低温过热器管的爆口部位在迎火面一侧，管子未发生胀粗和明显的变形，爆口呈厚唇“鱼嘴状”的特征。
2.1.2 爆口的宏观形貌特征
①管子胀粗不大；②爆口尺寸并不太大；③爆口的断裂面粗糙，不平整，断口边缘是钝边，并不锋利、呈颗粒状； ④爆口周围存在纵向开裂的一层较厚的氧化层，这些氧化层较脆，易剥落。过热器管爆口处内、外表面的爆口处的内外表面有裂纹沿管的纵向存在。在距离爆口500 mm处直管，排管径已增值42.52 mm，且管壁表面存在较多纵向龟裂，颜色暗红色。
初步判断结论：根据爆口的宏观形貌特征和蠕变数据，可初步判断为：长期超温，蠕变损坏。
2.2 理化检验、力学性能
从该过热器管上，取块状样品，对其材质进行化学成分分析，结果如表1所示；表2是20G钢管参照标准GB5310-2008的标准化学成分要求。比较两表的数值，该过热器管的化学成分符合20G的标准化学成分要求。
表1 过热器管的化学成分分析（质量分数%）
C Mn Si S P
0.17 0.52 0.30 0.015 0.018
表2 20G钢管的化学成分（质量分数%）
C Mn Si S P
0.17-0.24 0.35-0.65 0.17-0.37 ≤0.030 ≤0.030
2.3 微观组织
抢修现场时第23根覆膜显微组织。珠光体形态完全消失，碳化物分布于晶界、晶内，晶界存在蠕变裂纹。
2号炉低温过热器从甲侧数23排迎火面第1根管爆口处和爆口对过即爆管的背火面处横向各取一个样，经打磨、抛光及浸蚀后进行检验。其中爆口内边缘的金相組织为：铁素体+碳化物颗粒，珠光体5级球化，晶界存在蠕变裂纹；爆口外边缘点的金相组织为：铁素体+碳化物颗粒，珠光体5级球化，晶界存在蠕变裂纹。爆口对过即爆管的背火面处点的金相组织为：铁素体+碳化物颗粒，珠光体5级球化。
由此可见，热电厂锅炉车间2号炉低温过热器从甲侧数23排迎火面第1根管爆口处和爆口对过即爆管的背火面处的金相组织均不正常，且迎火面爆口处晶界存在蠕变裂纹。
2.4 扫描电镜分析
从2号炉低温过热器从甲侧数23排迎火面第1根管的爆口处取样，利用扫描电镜对其爆口表面进行微观形貌观察和分析，在管子的内外表面有氧化皮；在爆口断面上可见到空洞、裂纹。
2.5 硬度试验
硬度试验结果如表3。测量结果表明，爆口管不符合DL/T438-2009中对20G的技术要求，运行管硬度值符合DL/T438-2009中对20G的技术要求。参照 DL/T674-1999 附表E1，爆破管的硬度值最小，其严重老化程度有关。
表3 参照 DL/T674-1999 表E1
200G球化级别 1级
2级
3级
4级
5级
HB 141 124 126 120 116
3 结论
2号炉低温过热器此次发生爆裂的原因是由于管排蒸汽侧流量发生变化使管壁未能得到及时冷却而引起的长期过热。通过对爆管进行宏观检验、化学分析、硬度测试、金相组织等试验分析充分证明是由于长期过热，在高温高压环境下长期运行，其组织发生了明显地变化，珠光体已经完全球化，形成碳化物，并聚集在铁素体的晶界和晶内。爆口上存在蠕变空洞，局部区域蠕变空洞连成微裂纹是管子爆裂的主要原因。
参考文献
[1]吴跃明，詹春，唐世蔼.1025 t/h锅炉“四管”泄漏问题分析[J].华东电力，2006（11）.
[2]冯治.火电厂锅炉受热面爆管问题分析及对策[J].陕西电力，2006（05）.