摘要：高温过热器管为电站锅炉重大高温承压部件，如发生泄漏或爆管将直接影响到整个机组的安全可靠运行，同时也会给电厂企业造成较大的经济损失。通过电厂高温过热器爆管的宏观检验以及微观组织和力学分析，从而确定是由于氧化皮堆积导致的长期超温爆管，并且提出了相应的措施，为确保机组的安全可靠运行提供理论依据。
关键词：电站锅炉；爆管；分析；对策
1 前言
高温过热器管作为电站锅炉四大管道之一，其作用是将饱和蒸汽定压加热到过热蒸汽。过热器是锅炉最复杂的受热面，受热面管壁温度高，管内蒸汽温度高，高温烟气除了受热面进行对流换热外，还对受热面进行辐射换热。当受热面受到烟气腐蚀、高温腐蚀或者锅炉结构不当导致受热面管内壁通流流量减小时，往往会使部分管壁超过许用温度，热稳定性下降，甚至造成受热面管壁过热、爆管等。
2 常见爆管事故原因分析及对策
2.1 磨损爆管
2.1.1设计不合理
某单位使用的1台４80ｔ／ｈ循环流化床锅炉，几乎每一年就要对炉膛内水冷壁进行一次大面积换管。该锅炉投用后2年首次内部检验，经现场宏观检查发现，顶棚水冷壁临近水平烟道出口处的管子均有大面积的磨损，可以看出管壁磨损严重，已经显现出棱角状。经壁厚检测，最薄的仅有1.9ｍｍ。在锅炉投用1年后就发生了爆管事故管子断裂处有明显的减薄。究其原因是设计上的不合理。水平烟道左右各有一个出口，此处烟气流速达到最大，高温烟气以高速直接冲刷受热面管壁。炉膛内左右侧水冷壁均设有浇注料对水冷壁管进行保护，然而顶棚水冷壁管未设置涂层及其他防磨措施，导致管壁磨损严重。
2.1.2间距不够，导致震动碰撞磨损
某电厂1台1065ｔ／ｈ锅炉，尾部烟道受热面吊拉管与上部再热器受热面管壁紧贴，在运行时必然导致吊拉管与再热器管之间发生振动磨损。久而久之使管壁磨损减薄，强度下降而引起爆管。
2.1.3吹灰不当，导致爆管事故频发
某电厂2台260ｔ／ｈ锅炉在运行2.0×105ｈ后连续发生水冷壁、过热器爆管事故。第一次爆管位于炉膛左侧ＩＫ４吹灰器口前侧第5根水冷壁，爆口在管子向火侧偏向吹灰器口方向，沿吹灰器口至爆口有一道明显的管壁吹损减薄痕迹。经扩大检查发现几乎所有吹灰器（省煤器处除外）附近受热面管子均有不同程度的吹损，且具有一定特征，即沿一个方向吹损特别严重。第二次爆管部位发生在水平烟道处的高温过热器左右两端管束，此处距伸缩式吹灰器的垂直距离约0.6ｍ。高温过热器两端管子各爆破了5根，爆破长度沿管纵向从8ｍｍ到130ｍｍ不等，爆破部位剩余壁厚最小值为0.3ｍｍ，较大的为0.5ｍｍ，爆破口周围外表面约1／3弧面几乎被磨成平面状且均朝向吹灰器侧，“缺肉”部位金属表面有冲刷磨损痕迹，管内表面未见异常且光洁无垢。爆破口附近未见过热迹象，而过热器管束的其他部位未见冲刷磨损迹象。
2.2 超温爆管
2005年11月，在某厂检验1台130ｔ／ｈ锅炉时，发现乙侧过热器管严重变形，胀粗量超标，且管子外表面有氧化铁层。经查阅锅炉运行检修记录，该锅炉在大修前已发生过爆管事故，再进一步对更换下来的爆管段检查，发现其爆破口明显胀粗，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，爆破口附近有氧化铁层。该锅炉乙侧测温装置已损坏多时，一直未修复。锅炉吹灰装置自安装好后，一直未投入运行。过热器中间管排几乎被积灰堵死，在锅炉乙侧形成明显的烟气走廊。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据上述检验情况分析，该锅炉过热器变形、胀粗乃至爆管，显然是一起短时超温爆管事故，其原因分析如下：
（1）由于锅炉吹灰装置未投入，导致炉膛受热面积灰、结焦较为严重。炉膛受热面吸热量减少，导致排烟温度升高，致使过热器管壁温度提高。
（2）过热器中间管排积灰严重，且在锅炉乙侧形成烟气走廊，加速壁温急剧攀升。
（3）锅炉乙侧测温装置损坏，使得乙侧烟气温度无法控制。运行中仅靠甲侧温度显示进行调节，难以保证乙侧在正常工况下运行。从而导致乙侧过热器管子严重变形、胀粗、氧化，直至爆管。
（4）锅炉频繁启停，且不能严格按照启、停炉曲线进行操作。长时间低负荷运行，过热蒸汽流量减少而使壁温升高，也是导致爆管的原因之一。
2.3 腐蚀爆管
2005年9月对某电厂1台670ｔ／ｈ锅炉进行检验时发现该锅炉水冷壁存在大面积腐蚀现象。经查阅相关资料，得知该锅炉曾因腐蚀造成管壁减薄引起过爆管停炉事故。本次发现的腐蚀现象主要集中在燃烧器标高层水冷壁的向火侧区域。具体腐蚀位置及特征：后墙和右墙水冷壁腐蚀严重，左墙腐蚀较少，而前墙几乎没有腐蚀。腐蚀区域呈现不规则的片状，各腐蚀区域的分布无规律。但每个腐蚀区域内，腐蚀有明显的方向性，即一个腐蚀区域内所有腐蚀均发生在管壁的一侧。所有被腐蚀的管子外均有一层较厚的细灰。从宏观上看，细灰在管壁外侧、管壁与鳍片过渡区都很圆滑、整齐，看不出有腐蚀现象。将管壁上的细灰清除干净后，就会发现细灰下管壁已被严重腐蚀。管壁被腐蚀的一侧就像被刀切一样，在管壁上形成了一个平台。
经现场详细检查，发现共有132根水冷壁管腐蚀。腐蚀部位管壁实测壁厚小于水冷壁管的理论计算壁厚。典型的水冷壁高温腐蚀现象。产生的原因有以下几点：
（１）火焰偏移在燃烧器区域内出现火焰冲墙的现象一方面造成局部水冷壁壁温升高，即炉膛右后墙水冷壁壁温升高较大；另一方面烟气中未燃尽的煤粉颗粒对水冷壁管壁的磨损将加速水冷壁管上保护膜的破坏，加快金属管壁高温腐蚀的过程。
（２）局部区域存在还原性气体由于着火延迟，未燃尽的煤粉在水冷壁附近进一步燃烧时，发生化学不完全燃烧反应，形成局部缺氧区，使炉膛壁面附近处于含有还原性气体（ＣＯ、Ｈ2）和腐蚀性气体（Ｈ２Ｓ）的烟气成分之中，没有完全燃烧的游离硫和硫化物与金属管壁发生反应，引起管外壁腐蚀。有资料表明，烟气中ＣＯ浓度越大，高温腐蚀就越严重；Ｈ２Ｓ的浓度大于0.01％时，就会对钢材产生强烈的腐蚀作用；而当含氧量大于2％时，基本上不会发生高温腐蚀。
（３）燃煤品质低燃煤中硫含量越大，腐蚀性介质浓度越大，高硫煤产生的大量Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、ＳＯ３、原子硫〔Ｓ〕不仅破坏管壁的Ｆｅ203保护膜，还侵蚀管子表面，致使金属管壁不断减薄。
（４）煤粉的颗粒过大煤粉的颗粒越大，也就越不易燃尽，比较容易形成还原性气氛，产生管外腐蚀。同时颗粒越大，对壁面的磨损也越严重，破坏了水冷壁管外氧化保护膜，使烟气中腐蚀介质直接与管壁金属发生反应，使腐蚀加剧。
2.4 垢下腐蚀爆管
在检验中，我们也遇到过个别的锅炉产生管内垢下腐蚀，导致爆管事故发生的现象。其主要原因是工厂管理跟不上，锅炉给水质量得不到保障，锅炉安装或大修后，清洗不彻底，导致锅炉结垢。由于锅炉给水中ＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２处理不到位，从而在垢下会产生酸性水对金属的腐蚀，其过程为：
3 结语
这几年经研究发现对电厂管理能力、操作技能、监督责任以及检验人员的检验水平和能力提出了更高的要求，应具有发现分析、归纳、处理问题的综合技术能力，这样才能保障锅炉安全运行，为社会做出更大的贡献。
参考文献：
［1］李玉生，郭和平，王莹等.1Cr17Ni2不锈钢轴扩口破裂原因分析［J］.失效分析与预防，2018（4）
［2］左敦桂，赖云亭，刘献良等.高温过热器T91钢管爆管原因分析［J］.热加工工艺，2018（8）
论文作者:李占红
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第25期
论文发表时间:2019/6/25
标签：管壁论文; 锅炉论文; 水冷论文; 烟气论文; 高温论文; 磨损论文; 炉膛论文; 《建筑细部》2018年第25期论文;