SHL10-2.45/400-AⅡ锅炉后拱管爆管原因分析
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第 2 3卷第 3期 2 0 0 7年 5月 电站系统工程 P o we r S y s t e m E n g i n e e r i n g 、ro】2 3 NO 3 M a y,2 0 0 7 文章编号:1 0 0 5 0 0 6 X(2 0 0 7)0 3 0 0 6 6 0 l S H L 1 0 2 4 5 4 0 0 一 A I I 锅炉后拱管爆管原因分析 An a l y s i s o f Tu b e Ex p l o s i o n o f Re a r Ar c h i n S HL1 0 2 4 5 4 0 0-A I I Bo i l e r 哈 尔滨锅炉厂工业锅 炉公 司 郭春宁 1 9 9 8年,某煤气公司锅炉发生爆管事故,该锅炉系 1 9 9 6 年产品。炉管材质为低中压锅炉用无缝钢管,碳素钢 2 0,材料规格为 4,5 1 3 mm,材料壁温4 8 0,现场调查结 果为锅 炉低压运行 两年。现 对炉 口处管段进 行试验研 究分 析。1 理化检验 1 1 外观检查 爆管位于后拱管鼻子弯处,爆 口附近管径无明显胀粗。管子爆 口处外形尺寸:长约 1 5 m,宽约 l m,爆 口边缘呈 树枝状并有放射裂纹,炉管外壁呈明显的被烧烤的碳黑色,其长度为 1 8 m,存在白色炉垢痕迹,管子表面有严重的腐 蚀麻坑,其内壁也呈现明显的碳黑色,并形成厚厚一层结垢 和氧化皮,厚度在 1 5 2 0 mm。由于内壁的腐蚀,使管子 爆口处的有效壁厚明显减簿,现壁厚为 1 O 2 7 m m。1 2 化学成分分析 在失效的爆管完整处截取试样,进行了成分分析,其分 析 结果 见表 l。表 l 化学成分结果()垂 !测定值0 1 7 O 2 4 O 5 4 0 0 2 7 O O l 5 GB3 0 8 7-9 9 01 7 O 2 3 0 1 7 O 3 7 0-3 5 O 6 5 O 0 3 5 O 0 3 5 1 3 力学性能试验 由于爆口管段为后拱水冷壁鼻子弯管处,管段 已进行了 弯管变形,无法取标准的拉力试样,并且此管段运行了较长 时间,性能已有很大变化。因此,未做拉力试验,只做了硬 度和压扁试验(见表 2)。表2 硬度与压扁试验结果 1 4 金相检验 在爆 口附近,将爆管剖开,分别取 2个金相试样,即炉 膛辐射面和背火面:其辐射面金相组织为铁素体,珠光体完 全分解,全部脱碳,其管内壁晶粒度为 5 6级,外壁为 l 级,并存在裂纹和较厚氧化皮;其背火面金相组织为铁素体 及少量珠光体,其晶粒度为 8级。在离爆 口较远、完好管段 处取酸蚀试样,试样表面朱见明显的表面缺陷。收稿 日期:2 o o 6-I I-I 8 郭春宁(1 9 6 6-),工程师。哈尔滨,1 5 0 0 4 6 2 结果分析 该锅炉是蒸汽锅炉,饱和 蒸汽出 口压力为 2 4 5 k g ff c m 2,受热面管壁温度4 8 0。从表 l、表 2可以看出,炉管符 合国标 GB 3 0 8 7 1 9 9 9中2 0 钢的化学成分要求。洛氏硬度正 常,压扁未见缺陷。背火面金相组织属 2 0 钢的正常金相组 织,晶粒度较细。所以炉管所用原材料没有混料,符合 2 0 钢锅炉用钢要求。该锅炉由于低压运行,不能满足 自然循环水压要求,造 成管 内工质 流量小、流速 低,管壁温度 波动较大。按照设计 和安装要求炉膛辐射区域的后拱管应加绝热层,但运行过程 中,爆管的绝热层剥落,金属裸露在炉膛火焰中,因此炉管 有 一段 呈现烧烤 的碳 黑色。后拱管鼻子弯处正处于炉膛火焰中心区,长时间炉膛火 焰过度冲击,管壁温度急剧升高,造成管子金属严重过热,甚至过烧,从辐射面的金相组织上分析,金属已完全脱碳,珠光体全部消失,只留下铁素体组织,其晶粒料大。由这些 特征断定,爆口附近管壁温度超过 9 0 0,远远超出了2 0#钢管壁温度,并导致过烧裂缝和氢损伤。产生氢损伤有以下两个原因:(1)爆管处,管子直接辐射产生过热。(2)低压运行,导致热偏差、水力偏差,产生过烧。这两个原因互相起作用,恶性循环,高温条件下,水蒸 气与管子金属产生如下反应:4 H2 0+3 F e F e 3 0 4+8 H。这样,管子 内壁形成 了氧化物 和氢原子,氢原子穿入金属晶粒之间 与扩散的碳发生反应:4 H+C C H 4 f。这样,使管子加速 脱碳,珠光体完全消失,形成甲烷在金属晶粒之间不断聚集,产生很高压力,形成了沿晶氢腐蚀裂缝。另外,从外观检查看,炉管有严重的麻坑及白色炉垢,用户水处理呈偏碱性,这样加速了氢腐蚀。3 结束语(1)完善后拱管鼻子弯段处表面绝热层,并应经常检 查、监督。(2)完善燃烧系统配套设备,保证锅炉正常运行,避免 减压运行。(3)加强锅炉水循环水处理,达 tJ p H值要求值。口 编辑:闻 彰 维普资讯 http:/
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