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摘要：过热器是一种非常重要的锅炉承压部件，其安全稳定性对于电厂的安全生产有着非常直接的影响。本文主要以60万机组锅炉过热器爆管为例展开分析，找出爆管的原因，并提出有效措施予以解决，以此提高过热器的使用寿命及运行可靠性。
关键词：60万机组锅炉；过热器爆管；原因
2018年6月24日，笔者所在电厂5号锅炉末级过热器爆管，经检查发现，爆管的位置在A67排第8根，破口的位置距离炉顶2.3m。5号炉是在2007年开始投入使用的，至今没有更换过末级过热器管，所使用的材料为T91钢（10Cr9Mo1VNb N），其规格为φ57×7/7.5mm。在分析此次爆管的原因时，采取的方法是对发生爆管的管道弯头位置进行割管取样，弯头距离爆管破口的距离在8m左右。
1 发生过热器爆管的原因
1.1 长期过热
长期过热，指的是过热器管壁的温度长时间保持在设计温度之上，同时又低于材料本身所能承受的下临界温度，超温的幅度不大但是持续的时间较长。在这样的情况下，锅炉管子很容易会发生碳化物球化，管壁因为氧化逐渐变薄，管径发生均匀胀粗，最后管子最薄弱的位置会因为脆裂发生爆管，导致整根管道报废。正常情况下，爆管的位置会发生在过热器外圈，以及高温再热器的向火面。但是如果过热器运行不正常，也会导致低温过热器以及低温再热器向火面长期超温，从而发生爆管事故。
1.2 短期过热
短期过热，指的是管壁的温度超出了材料本身所能承受的下临界温度，材料所能承受的强度会发生明显的下降。在这样的情况下，受内压力作用，管子会发生胀粗，从而导致爆管。短时超温，通常出现在水冷壁管的位置，省煤器及过热器由于短时超温发生爆管事故的情况比较少。
1.3 磨损
发生磨损的原因有很多。最主要的磨损方式是飞灰磨损。飞灰磨损，指的是在飞灰里夹带着硬颗粒，当它们高速冲刷管子表面时，会导致管壁变薄，从而发生爆管。
1.4 焊缝泄漏
如果焊缝质量不合作，比如存在焊缝裂纹，在焊接以后其残余应力比较大等，也会导致管内的介质流速下降，引起管壁温度快速升高，从而发生爆管。
2 检测及爆管原因分析
在对本电厂此次爆管事故进行调查的过程中，通过检测所截取管样的宏观硬度，显微硬度检测等，可以得出发生爆管的管道在没有爆管之前其破口周围的管壁温度远远超出了正常温度，这也是导致其爆管最主要的原因。通过对破口位置进行分析可以得出，开口的长度大约为158mm，开口的尺寸为96mm。开口附近的管径呈现出略微的涨粗现象，离破口中心位置250mm远处的管径为58.4mm，撕裂处周围的管径在60.0mm左右。此外，破口处的管壁有明显的减薄现象，最薄的位置只有1.7mm，且破口的外形呈现出比较大的刚性。这些特点，都属于短时超温爆管的范畴，由此可以认定此次爆管是短时超温造成的。
通过调查还得知，在发生爆管之前，整个机组的运行状态一切正常。在发生爆管事故以后，用内窥管检查割开的炉管内壁，发现管壁有严重的氧化皮剥落现象，而且某些部分剥落的面积比较大。通过检查管道弯头，可以发现有严重的氧化皮堆积现象，阻碍了管道内工质的流动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过这些信息，可以推测出发生此次爆管的主要原因是管道内壁发生严重的氧化，氧化皮发生大块剥落并在短时间里堆积于弯道处，阻碍了蒸汽的流动，导致管壁短时间内温度聚升严重超温。
在高温环境下，高温蒸汽管所含有的铁会与管道内的水蒸汽发生反应，当温度小于570℃时，管道内壁的氧化膜具有一定的紧密性，能够对管子本身进行保护，防止其进一步氧化。但是当管壁内温度高于570℃时，管壁氧化物的结构会变得很疏松，尤其在压力波动比较大的情况下，管道内壁氧化的速度会加快，导致管壁氧化皮面积不断增加。机组开启或者停止的过程，也是管子温度变化最大的阶段，这个时候管壁上的氧化皮很容易因为温度的快速变化而发生剥落。此外，在管子外面喷水减温时，也会导致壁温快速降低，从而造成氧化皮脱落。
3 改进措施
（1）对锅炉用水的质量进行严格把控，将含氧量控制在一定范围内，这样可以保证运行过程中的水质符合标准，减少氧化现象。
（2）对管道进行维修时，需要彻底清洗管内壁的沉淀物，防止发生堵塞。
（3）在锅炉开启或者停用时，严格控制温度的升降速率。炉管内温度发生快速变化，很容易会导致氧化皮剥落，形成堆积。
（4）改造炉管，加大弯头处炉管的半径，减少已经剥落的氧化皮造成的堵塞。
（5）二级减温水会导致管壁温度快速发生变化，因此在低负荷阶段，尽量不要使用二级减温水。
（6）增加管壁检测点，加大监控面积，减少监控死角，加强对锅炉管壁的监控，这样更容易在日常维护中发现问题，及时解决，防止爆管事件的发生，延长管道使用寿命。
4 结语
在采取以上措施后，本电厂5号炉的运行状况有了明显的改善。在检测点所覆盖的范围之内，可以对管道的温度变化进行实时监控，及时发现异常现象，及时解决，避免爆管事件的发生。但是，在检测点无法覆盖的区域，还是有可能发生爆管的现象。针对这个问题，我们可以对锅炉管道进行重新设计和改造，也可以对管道内壁的温度监控措施进行改进。目前，在对过热器及再热器进行炉内管壁温度检测时，主要采取的是设置炉外壁温测点模式，或者是根据经验进行增量，这样的方法在实际应用时存在很大缺陷：首先，在设置增量时只是凭借经验，没有科学依据，很容易发生判断失误的问题。其次，所设置测点有可能检测不到最高壁温。这种监控方法，存在一定的盲目性，不能精准反映出管壁温度的变化情况，通常在爆管事故发生以后才能发现异常症状，无法起到通过日常监控对爆管事故进行预防的作用。因此，我们需要对这种方法进行改进，合理选择炉外温度检测点，通过总结检测结果的实时变化情况，确定科学、有效的计算方法，确认炉内管壁温度的分布，这样可以对炉内管壁温度进行全面的掌握，发现异常可以及时采取有效措施防止爆管事故的发生，为电厂工作的顺利开展提供保障。
参考文献：
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[4]高温过热器爆管失效分析[J].余昶.锅炉制造.2017（01）.
论文作者:向剑
论文发表刊物:《河南电力》2018年8期
论文发表时间:2018/10/18
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