论文部分内容阅读
摘 要：高温过热器是锅炉的主要构件之一，高温过热器爆管事故的发生不仅给电厂企业带来安全隐患也会造成较大的经济损失。通过对高温过热器爆管事故原因进行分析，提出防范措施，可应用于其他同类型管材，对有效解决高温过热器爆管事件提供解决方法，具有一定的理论和显示意义。
关键词：高温过热器；爆管；原因分析；措施
中图分类号：TJ45+7
前 言
随着社会的不断进步与发展，我国电力工业建设也在改革发展大潮中大步前进，在此期间，在电力行业范围内涌现出了各种类型的火力发电机组，这些锅炉具备较为复杂的运行结构及运行原理，这将导致锅炉内并联管的吸热量发生变化。高温过热器管是锅炉内部的主要构件之一，由于始终工作在恶劣的环境中，长期被飞灰、烟气以及火焰等所笼罩致使其失去效能，当高温过热器管的工作条件及设计工况受恶劣环境影响出现偏差时，就会使其构成材料的组织与性能发生变化，进而造成锅炉高温过热器爆管，严重影响了火力发电机组的安全运行，给电力工业带来较大的安全隐患及经济损失。因此，对锅炉高温过热器爆管原因进行分析并提出解决措施具有一定的现实意义。
1 锅炉高温过热器爆管分析
1.1力学性能检测
应用维氏硬度指标的原理对高温过热器管进行检测，发现其维氏硬度平均值为176.5HV，其维氏硬度值低于非爆口处的硬度值，并且发现高温过热器管金相样本向火面的维氏硬度值均低于被火面的维氏硬度值。同时，经过技术人员检测也发现高温过热器管爆管部位的抗拉强度和屈服强度值明显降低，其断裂均为薄边缘塑性断裂，这正是短时间的高温过热所致。此外，在通常情况下，锅炉高温过热器每一个管内都由3个U型回路构成，而且回路之间没有设置连接箱。所以，当锅炉启动后由于管内积水混合物的阻力较大，就会造成3个U型的回路过热器管与1个U型的回路过热器管的受热面有很大差异，特别是水塞不能有效的对过热器进出口连接箱中的压力差进行排除，就会导致高温过热器管束中媒介的停滞，出现短时间超温，导致高温过热器爆管事故的发生。
1.2宏观检查分析
对某电厂炉高温过热器爆管事故进行分析。技术工作人员在锅炉停止工作后采用内窥镜设备对高温过热管入口的相关部件进行检查，在过热管座节流孔板、U型弯管的底部均没有发现问题亦没有堵塞物。经过细致的排查后，技术人员发现高温过热器管是沿着纵向开裂的，爆破的外形似喇叭，爆裂口边缘呈薄刀片状，经过技术人员的反复检查认为过热器管爆口是韧性撕裂破损所致，爆管后管径粗涨了23%，这种现象是由于过热器管短时间受高热所致。除此之外，过热器管的其他部位由于受热也出现管壁变薄的现象，但管径粗涨程度未受到较大影响，管壁厚度仍在技术标准范围之内。
1.3微观组织检查分析
通过对高温过热器管爆管口相关组织进行检测发现爆管处出现许多小裂纹，有些地方由于温度过高出现撕裂的小孔洞，其显微组织也发生了变化，形状变为条带状，过热器管的碳化物也出现了一定程度的球化现象。技术人员通过显微镜观察，发现过热器管的内部被氧化程度较低，这也说明了短时间高温不能促进对管内壁的氧化作用，而通常情况下，锅炉在开启之前没有出现长期超温的现象。此外，高温过热器管的焊缝连接处以及管径都没有出现形状改变或粗涨的现象，所以高温过热器管的焊缝不可能是由于受到剪切力造成断裂所致。经过多次排查，发现高温过热器管焊缝的焊接质量均处于合格标准范围之内，技术人员通过对密封盒内所有焊缝进行X射线探伤，并未在焊缝中发现超出标准的夹渣、气孔、未焊透等缺陷。导致高温过热器管爆管的另外一个原因就是强大的冷热力与其他外力发生相互作用所致，所以高温过热器管的安装过程受环境影响较大。
2 爆管事故
对碳钢石墨化技术进行了详细的分析。首先在爆口位置应用机械方法进行取样，然后用金相砂纸进行精细打磨，最后用绒布和刚玉粉末进行机械抛光。技术人员在显微镜下观察发现
爆管段的碳钢材质由于长期接受高温已经开始石墨化，而且石墨化产生的游离碳已经在机械抛光的作用下呈拖拽痕迹。通过金相图片观察可知，高温过热器管析出的石墨在晶界处呈球状分布，这是管道腐蚀开裂的前提条件，而石墨本身具有很小的强度，这使管道有效承载负荷的面积缩小，使管道处于脆性状态。本文作者通过观察分析，对高温过热器管爆管事故发生的主要原因总结如下：首先，要保证高温过热器管内水质没有杂质，一旦水质出现问题就
会在管内结垢，当结垢现象严重时就会导致管壁的爆管。另外，技术操作人员的工作经验、操作方法、操作技能也是导致爆管的另外一个原因。例如当技术人员操作不当也会出现压力过大或超温现象等，这些都会导致锅炉在使用中频繁扬火，从而造成爆管。其次，锅炉内气流的不规律和燃烧间隔不均匀也会给高温过热器管造成不利影响，当管道受热不均匀时就会造成管道局部温度过高导致爆管。另外，锅炉的理想用煤和实际用煤也存在一定的差异，这一差异会造成管道内火焰中心上移、着火点延迟，因此也会由于炉膛高度不足导致管道内局部温度过热而爆管。技术人员还指出水塞运动也是造成高温过热器管道内局部高温受热，进而造成爆管的主要原因。最后，锅炉高温过热器使用的刚材材质必须具备良好的力学性能、
较高的韧性和较强的抗氧化能力。光谱分析表明，高温过热器管的抗拉强度必须高于正常温度适用材质的标准要求，也要高于碳钢材质可用状态下的标准要求。
3 防范措施
要对入库的原煤粒度、含硫量以及灰分等指标进行严格把关，尽量避免高温过热管热胀冷缩频率过快导致爆管；加强对技术人员的培训，提高技术人员的操作技能，有效减少锅炉扬火频率；不要在锅炉启动时在管道内存有积水，尽可能在压力、温度较低时将积水烘干，改善锅炉内部的温度及压力环境，想方设法避免锅炉因受到强制冷却而降低U形管内部积水的高度；进一步提高管道的抗氧化能力，减小氧化皮的生长速度；通过加强对高温过热器水压试验后机组启动的燃烧控制，达到对水塞的治理；进一步掌握减温水的投运时间，降低减温水调节阀的故障率，进而使设备得到可靠运行。
4 结束语
本文对某电厂锅炉高温过热器爆管事故进行了分析并提出具有一定可行性的高温过热器爆管事故防治措施，可应用于其他同类型的管材，但在具体操作过程中一定要做好前期准备工作，如设法降低粉粒度，提高管材的抗高温、抗氧化能力等，只有这样才能在解决高温过热器爆管问题上达到事半功倍的效果。
参考文献：
[1]王建江. 电站锅炉蒸汽过热器爆管的原因初析与预防措施[J]. 科技资讯，2007，（9）：8-9.
[2]张仰峰. 余热锅炉过热管爆管情况诊断分析[ J ] . 才智，2012（2）：78.
关键词：高温过热器；爆管；原因分析；措施
中图分类号：TJ45+7
前 言
随着社会的不断进步与发展，我国电力工业建设也在改革发展大潮中大步前进，在此期间，在电力行业范围内涌现出了各种类型的火力发电机组，这些锅炉具备较为复杂的运行结构及运行原理，这将导致锅炉内并联管的吸热量发生变化。高温过热器管是锅炉内部的主要构件之一，由于始终工作在恶劣的环境中，长期被飞灰、烟气以及火焰等所笼罩致使其失去效能，当高温过热器管的工作条件及设计工况受恶劣环境影响出现偏差时，就会使其构成材料的组织与性能发生变化，进而造成锅炉高温过热器爆管，严重影响了火力发电机组的安全运行，给电力工业带来较大的安全隐患及经济损失。因此，对锅炉高温过热器爆管原因进行分析并提出解决措施具有一定的现实意义。
1 锅炉高温过热器爆管分析
1.1力学性能检测
应用维氏硬度指标的原理对高温过热器管进行检测，发现其维氏硬度平均值为176.5HV，其维氏硬度值低于非爆口处的硬度值，并且发现高温过热器管金相样本向火面的维氏硬度值均低于被火面的维氏硬度值。同时，经过技术人员检测也发现高温过热器管爆管部位的抗拉强度和屈服强度值明显降低，其断裂均为薄边缘塑性断裂，这正是短时间的高温过热所致。此外，在通常情况下，锅炉高温过热器每一个管内都由3个U型回路构成，而且回路之间没有设置连接箱。所以，当锅炉启动后由于管内积水混合物的阻力较大，就会造成3个U型的回路过热器管与1个U型的回路过热器管的受热面有很大差异，特别是水塞不能有效的对过热器进出口连接箱中的压力差进行排除，就会导致高温过热器管束中媒介的停滞，出现短时间超温，导致高温过热器爆管事故的发生。
1.2宏观检查分析
对某电厂炉高温过热器爆管事故进行分析。技术工作人员在锅炉停止工作后采用内窥镜设备对高温过热管入口的相关部件进行检查，在过热管座节流孔板、U型弯管的底部均没有发现问题亦没有堵塞物。经过细致的排查后，技术人员发现高温过热器管是沿着纵向开裂的，爆破的外形似喇叭，爆裂口边缘呈薄刀片状，经过技术人员的反复检查认为过热器管爆口是韧性撕裂破损所致，爆管后管径粗涨了23%，这种现象是由于过热器管短时间受高热所致。除此之外，过热器管的其他部位由于受热也出现管壁变薄的现象，但管径粗涨程度未受到较大影响，管壁厚度仍在技术标准范围之内。
1.3微观组织检查分析
通过对高温过热器管爆管口相关组织进行检测发现爆管处出现许多小裂纹，有些地方由于温度过高出现撕裂的小孔洞，其显微组织也发生了变化，形状变为条带状，过热器管的碳化物也出现了一定程度的球化现象。技术人员通过显微镜观察，发现过热器管的内部被氧化程度较低，这也说明了短时间高温不能促进对管内壁的氧化作用，而通常情况下，锅炉在开启之前没有出现长期超温的现象。此外，高温过热器管的焊缝连接处以及管径都没有出现形状改变或粗涨的现象，所以高温过热器管的焊缝不可能是由于受到剪切力造成断裂所致。经过多次排查，发现高温过热器管焊缝的焊接质量均处于合格标准范围之内，技术人员通过对密封盒内所有焊缝进行X射线探伤，并未在焊缝中发现超出标准的夹渣、气孔、未焊透等缺陷。导致高温过热器管爆管的另外一个原因就是强大的冷热力与其他外力发生相互作用所致，所以高温过热器管的安装过程受环境影响较大。
2 爆管事故
对碳钢石墨化技术进行了详细的分析。首先在爆口位置应用机械方法进行取样，然后用金相砂纸进行精细打磨，最后用绒布和刚玉粉末进行机械抛光。技术人员在显微镜下观察发现
爆管段的碳钢材质由于长期接受高温已经开始石墨化，而且石墨化产生的游离碳已经在机械抛光的作用下呈拖拽痕迹。通过金相图片观察可知，高温过热器管析出的石墨在晶界处呈球状分布，这是管道腐蚀开裂的前提条件，而石墨本身具有很小的强度，这使管道有效承载负荷的面积缩小，使管道处于脆性状态。本文作者通过观察分析，对高温过热器管爆管事故发生的主要原因总结如下：首先，要保证高温过热器管内水质没有杂质，一旦水质出现问题就
会在管内结垢，当结垢现象严重时就会导致管壁的爆管。另外，技术操作人员的工作经验、操作方法、操作技能也是导致爆管的另外一个原因。例如当技术人员操作不当也会出现压力过大或超温现象等，这些都会导致锅炉在使用中频繁扬火，从而造成爆管。其次，锅炉内气流的不规律和燃烧间隔不均匀也会给高温过热器管造成不利影响，当管道受热不均匀时就会造成管道局部温度过高导致爆管。另外，锅炉的理想用煤和实际用煤也存在一定的差异，这一差异会造成管道内火焰中心上移、着火点延迟，因此也会由于炉膛高度不足导致管道内局部温度过热而爆管。技术人员还指出水塞运动也是造成高温过热器管道内局部高温受热，进而造成爆管的主要原因。最后，锅炉高温过热器使用的刚材材质必须具备良好的力学性能、
较高的韧性和较强的抗氧化能力。光谱分析表明，高温过热器管的抗拉强度必须高于正常温度适用材质的标准要求，也要高于碳钢材质可用状态下的标准要求。
3 防范措施
要对入库的原煤粒度、含硫量以及灰分等指标进行严格把关，尽量避免高温过热管热胀冷缩频率过快导致爆管；加强对技术人员的培训，提高技术人员的操作技能，有效减少锅炉扬火频率；不要在锅炉启动时在管道内存有积水，尽可能在压力、温度较低时将积水烘干，改善锅炉内部的温度及压力环境，想方设法避免锅炉因受到强制冷却而降低U形管内部积水的高度；进一步提高管道的抗氧化能力，减小氧化皮的生长速度；通过加强对高温过热器水压试验后机组启动的燃烧控制，达到对水塞的治理；进一步掌握减温水的投运时间，降低减温水调节阀的故障率，进而使设备得到可靠运行。
4 结束语
本文对某电厂锅炉高温过热器爆管事故进行了分析并提出具有一定可行性的高温过热器爆管事故防治措施，可应用于其他同类型的管材，但在具体操作过程中一定要做好前期准备工作，如设法降低粉粒度，提高管材的抗高温、抗氧化能力等，只有这样才能在解决高温过热器爆管问题上达到事半功倍的效果。
参考文献：
[1]王建江. 电站锅炉蒸汽过热器爆管的原因初析与预防措施[J]. 科技资讯，2007，（9）：8-9.
[2]张仰峰. 余热锅炉过热管爆管情况诊断分析[ J ] . 才智，2012（2）：78.