摘要：国电长源第一发电有限责任公司#12机组锅炉为HG-1025/18.2-YM7亚临界一次再热自然循环四角切圆燃烧单汽包固态排渣锅炉。在2017年4月25日-2017年5月30日#12机组B级检修过程中，水压试验后，发现后墙水冷壁管疑似出现裂纹，对疑似部位进行打磨并进行着色探伤检查后，发现水冷壁管有大量横向裂纹存在，后墙水冷壁检查发现共计91根，进一步扩大检查范围后发现炉前墙、左墙、右墙均有类似情况发生。且分部于锅炉主要燃烧区域。经检查、检验分析发现为20G材质珠光体球化，进而造成材质力学性能下降，产生热疲劳裂纹。
关键词：水冷壁；横向裂纹；疲劳裂纹；组织老化；珠光体球墨化
一、情况简介
国电长源第一发电有限责任公司#12机组锅炉（下简称长源一发#12炉）在2017年B级检修水压试验后对炉膛内水冷壁进行超音速喷涂高铬镍钛合金以减缓#12炉水冷壁高温硫腐蚀区域时，对锅炉受热面进行喷砂、喷涂等工艺，水冷壁管材质为20G。在喷涂后期，设备管理部设备点检员对喷涂质量进行检查时，发现有大量水冷壁管表面出现蛛网状裂纹（见图一）。
图1
二、宏观状态分析
考虑到超音速喷涂材质和水冷壁管材质硬度有明显区别，可能是涂层表面因骤冷产生的龟裂，于是现场用砂轮机将涂层打磨掉进行检查（见图二）。
图2
图3
考虑到超音速喷涂的技术参数（a、喷涂粒子速度≥386m/s。b、涂层结合强度≥55Mpa。 c、涂层硬度HRc ≥60。d、涂层孔隙率≤0.9%。 e、抗氧化性+12.16mg/cm2(7500C氧化250h)。f、喷涂温度管壁不超过1000℃。j、喷涂距离：150-200mm；h、耐温范围≥350℃i、喷涂角度：＜450。喷涂涂层每层厚度不大于0.1mm，涂层厚度≥0.35mm。）表面涂层的裂纹，不会扩散到水冷壁管内部，于是对产生裂纹的水冷壁管进行取样检查（见图三）。在水冷壁壁管向火面进行取样打磨时发现，肉眼观察裂纹深度达2-3mm，于是根据20G水冷壁管的材质特性，20钢内部为铁素体和珠光体组成，考虑有可能是珠光体老化引起，于是取样制作金相试样进行金相组织分析。
三、微观状态分析
对水冷壁管子进行取样磨制金相试样，用4%硝酸酒精容易进行侵蚀，在400倍光学显微镜下进行观察（见图四），我们可以明显的观察到进行组织中存在明显的圆钝型裂纹尖端。
图4
进而对组织进行观察，我们能明显的发现组织中的珠光体出现球化（见图五），参阅DL/T674-1999《火电厂用20钢珠光体球化评级标准》珠光体区域中的碳化物已明显分散，并向晶界聚集，珠光体形态尚保存已经达到珠光体中度球化4级。珠光体晶粒中的铁素体及渗碳体是呈薄片状相互间夹的，在水冷壁管温度较高时，原子活动力增强，扩散速度增加，片状渗碳体便逐渐转化为珠状，再集聚成团，使材质的屈服点、抗拉强度、冲击韧性、蠕变极限和持久极限下降，进而导致水冷壁管产生热疲劳，出现大量横向裂纹。
图5
四、结束语
水冷壁管的质量安全直接影响到一个火电厂的经济利益和机组稳定，20G材质老化对材质的力学性能产生较大影响，直接可引起机组爆管非停。我厂在确定是材质老化、热疲劳的情况下，延长B级检修工期，更换受损的水冷壁管，以保证机组安全稳定。在此，希望读者能在自己的检修作业和技术监督过程中得到借鉴，提前查明问题，以免造成爆管非停或者影响检修工期。
参考文献
【1】DL/T674-1999《火电厂用20钢珠光体球化评级标准》。
【2】李炯辉、林德成，《金属材料金相图谱》上册 北京:机械工业出版社，2007
【3】徐州、赵连成，《金属固态相变原理》 北京：高等教育出版社，2009
【4】胡庚祥、蔡珣，《材料科学基础》第三版 上海：上海交通大学出版社，2011
高畅（1991.9-），男，吉林通化人，长春工业大学金属材料工程毕业，助理工程师，单位：国电青山热电有限公司
邵勇（1973.9-），男，湖北武汉人，国电青山热电有限公司热机分部副主任，工程师，单位：国电青山热电有限公司
邵健青（1972.10），女，浙江省余姚人中国地质大学宝玉石加工鉴定专业毕业，工程师，单位：国电青山热电有限公司
论文作者:高畅,邵勇,邵健青
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/12
标签：水冷论文; 珠光体论文; 裂纹论文; 涂层论文; 材质论文; 金相论文; 青山论文; 《电力设备》2017年第23期论文;