关键词：锅炉屏式过热器；爆管；长期过热；蠕变
0引言（黑体，小四号字，加粗）
四管泄漏是电厂常见的事故之一，特别是屏式过热器，它不但受到炉膛火焰的直接辐射，热负荷较高，而且由于屏管结构的差别很容易发生超温爆管。因此，分析引起屏式过热器爆管原因，有针对性地采取措施。对提高设备健康水平，具有十分重要的意义。炉管爆裂易造成人员伤亡，停炉，给企业造成重大的经济损失。尽管工程技术人员想方设法预防，但此类事故仍屡发生。过热器管爆管原因主要有爆管性质，爆管的热力学原因。锅炉受热面爆管可分为长时超温爆管和短时超温爆管两大类。长时超温爆管的破口呈粗脆性断口，管壁减薄不多，管子胀粗也不很显著，爆破口附近往往有较厚的氧化铁层；而短时超温爆破口一般胀粗较为明显，管壁减薄很多，爆破口呈尖锐的喇叭形，其边缘很锋利，具有韧性断裂的特征，爆破口的这些特征是与超温爆管时产生了较大的塑性变形，使管缝减薄，因而承受不了介质的压力而引起剪切断裂有密切关系。分析管排的受热状况应从两方面入手，一方面是热量吸收情况即管子外部烟气的对流及辐射是否正常，另一方面是热量传导情况即管子内部传热是否正常。根本文以某电厂6号机组的锅炉屏式过热器管的一次爆管事故分析为例，以期获得屏式过热器频繁爆管的解决方法。
1 概述
某电厂6号机组容量200MW，其中锅炉为DG725/13.73-Ⅱ1型自然单汽包循环流化床锅炉系，一次中间再热，岛式全封闭布置，固态排渣，炉膛受热面采用全悬吊方式。由东方锅炉股份有限公司生产，设计的蒸汽入口压力与温度是3.166Mpa/336℃，出口压力与温度是2.986Mpa/540℃，2015年8月并网发电。
2018年12月28日17点43分，该炉屏式过热器管发生爆管事故，爆管部位位于炉膛从右至左第6排第40根。爆管为某电厂6号机组2018年11月16日至12月21日临时检修中更换的新管，事故发生时仅运行166小时。爆管设计材质为12Cr1MoVG，规格为φ42×7mm。受某电厂6号机组委托，国网新疆电力有限公司电力科学研究院于2019年1月15～20日对爆管原因进行分析。
2 依据标准
（1）《火力发电厂金属技术监督规程》 DL/T 438-2016
（2）《电力设备金属光谱分析技术导则》DL/T 991-2006
（3）《金属材料布氏硬度试验 第1部分：试验方法》 GB/T 231.1-2009
（4）《金属显微组织检验方法》GB/T 13298-2015
（5）《火电厂用12CrlMoV钢球化评级标准》DL/T 773-2016
（6）《高压锅炉用无缝钢管》GB/T 5310-2017
3 宏观检查
炉屏式过热器为鳍片式结构，爆管存在2处爆口，一处位于焊缝轴向处，呈纵向开裂，另外一处位于母材，距焊缝约50mm，爆口长度约130mm，也呈纵向开裂，如图1中两箭头所示。母材处爆口张开较小，边缘较钝，未见明显减薄，但管径存在明显蠕胀，内外壁氧化皮较厚，内壁氧化皮最厚厚度达0.6mm；焊缝处爆口边缘较钝，焊缝内壁存在气孔缺陷，如图2所示。
4.2 硬度试验
对屏式过热器爆管管样进行布氏硬度试验，试验结果见表2。管样爆口处、爆口同侧及对侧0.5m处硬度均低于标准硬度值，表明爆管管样整体机械强度明显下降。
4.3 显微组织检验
1）爆口边缘金相组织为铁素体+珠光体，珠光体
严重球化，球化级别5级，碳化物在晶界聚集长大形成蠕变孔洞（图中箭头所示），蠕变损伤等级4
级，见图3；
2）爆口同侧0.5m处金相组织为铁素体+珠光体，珠光体严重球化，球化级别5级，碳化物明显聚集长大，其中少量已聚集形成蠕变孔洞（图中箭头所示），蠕变损伤等级4级，见图4；
3）爆口对侧0.5m处金相组织为铁素体+珠光体，珠光体严重球化，球化级别5级，未见蠕变损伤情况，见图5；
4）焊缝处金相组织为回火贝氏体，属于正常组织，见图6。
4.4综合分析
屏式过热器管整体硬度下降明显，爆口处金相组织出现珠光体严重球化和蠕变损伤，符合管材运行超温的特征。据DCS历史记录，屏式过热器曾出现过多次超温；爆管后内窥镜检查屏式过热器进口集箱发现焊渣、螺栓等异物。
5 结论与建议
1）某电厂6号机组号锅炉屏式过热器爆管原因为屏式过热器过热。
2）建议运行人员应严格按照锅炉运行操作规程进行操作。同时应严格控制升降负荷的速度，避免受热面管子承受额外的附加应力。加强对屏式过热器运行超温监测，出现超温时应对屏式过热器进口联箱进行检查，清理异物。加强燃煤质量控制，严格控制硫含量等成分指标，保证锅炉受热面管外壁不结渣，不易氧化结垢，确保锅炉受热面管有良好的传热性能，避免管壁超温。
6 防范措施
加强入炉煤的管理，入炉煤的指标控制入手，避免燃用偏离设计值过大的煤种，通过合理掺配煤达到合格入炉煤标准。加大运行调整管理力度，依据煤质化验单及时调整燃烧工况，避免出现火焰偏斜和燃烧中心上移导致超温情况的发生；避免长期正压运行工况的出现，严格压曲线要求进行启动升压，严禁赶火升压。合理调配负荷，避免出现长期超负荷及低负荷等不正常工况的出现。加大设备检修力度，利用负荷低峰期对低温过热器管段进行取样分析，定期对汽包进行解体检查，重点检查分离器积垢及焊点情况，必要时进行喷砂打磨及焊接处理；检查汽包内加药管及连排管路，以防出现堵塞现象。加大汽水品质的监控力度，保证合格的除氧温度，合理控制磷酸盐的添加量，保证添加药品的质量合格，做好定期排污工作。提高焊接质量，防止因焊接问题造成爆管，在大小修时锅炉的换管工作承包给有资质的火电安装公司进行焊接，并对焊接部分进行探伤检查，确保可靠。做好停炉后的保养工作。大力推进运行值班员的培训工作，提高运行值班员的运行技术水平，防止锅炉发生超温，汽温汽压大幅波动，保证燃料燃烧充分，稳定，减少炉管积灰结焦。
参考文献
[1] 温志华，尚海军，杨行炳，超临界锅炉屏式过热器间隔管爆管原因分析及对策，热力发电发电技术论坛，2012．
[2] 赵彦芬，张路，王正品，高温过热器管T91，T22管爆管分析，热力发电，2004．
论文作者:阿依古扎力·阿肯江
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年21期
论文发表时间:2019/12/2
标签：过热器论文; 珠光体论文; 锅炉论文; 金相论文; 电厂论文; 组织论文; 机组论文; 《工程管理前沿》2019年21期论文;