水冷壁管爆管原因分析

水冷壁管爆管原因分析（精选9篇）

篇1：水冷壁管爆管原因分析

一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

1、前言

2012年8月24日，达钢SLG-75/9.8-QG燃高炉煤气高温高压过热蒸汽锅炉发生了一根水冷壁爆管事件，公司即派人前往现场处理。该燃煤高温高压过热蒸汽锅炉自安装后已经运行了10个多月，经过停炉检查，发现爆管位置发生在标高6.890高炉煤气燃烧器上方高度1米处，系后墙左边一侧第3根管，在标高8米左右的位置。

2、爆管情况及金相分析 2.1爆管破口及截断管口观察

爆管部位呈窗口形破裂（见图一），水冷壁管在爆裂之前，爆口有微弱鼓包现象；爆口边缘较钝并且减薄较多，爆口周围有与爆口相平行的细小的裂纹，窗口形长边沿水冷壁管轴线方向，爆口向火面表面有热负荷较高产生过热和火焰燎烧痕迹。这种状况属于长期过热造成的破坏，水冷壁管的爆破，正是管径在减薄处超过了极限的结果。

图一

现场割断水冷壁管后，发现发生爆管的管子保留部分管口内侧有氧化皮夹层（见图二），而且特别明显。

图二

该爆管位置处于炉膛热负荷较高区域，爆破管向火侧内壁也有明显的暗红色腐蚀

物（见图三）。

图三

2.2爆破管的管径变化情况

经查看切割下的爆管部位管子，发现向火面管壁减薄较为严重。经过测量，管壁减薄处厚度不到3mm，越接近燃烧器位置管壁厚度也变得越薄，最薄处管壁厚度只有2.8mm。爆管部位切割段上口测量尺寸外径由60mm变为61mm，内径为52.7mm；下口测量尺寸外径由60变为61mm，内径为53.1mm，证明水冷壁管内侧受到腐蚀，造成壁厚减薄。管径肉眼观察无明显胀粗，管段无明显塑性变形，且管子胀粗率为1.7%，低于水冷壁管的允许胀粗率3.5%。

2.3金相试验分析

我们在爆管管子上取了3个样，编号为#

1、#

2、#3，#1样为爆口处有过烧和微裂纹的管子，#2样为爆口附近壁厚明显减薄的管子，#3样为距离爆口150mm以上、背火侧的管子。

2.3.1 #1样情况：

①钢管外壁呈现全脱碳和氧化，组织为铁素体，且铁素体长大。有晶界烧化现象（即过烧），呈现鱼骨纹。有数条裂纹，裂纹源位于钢管外壁，开口宽，裂纹头部钝化，呈倒三角，裂缝中有氧化产物，裂纹附近无原始夹杂物缺陷；

②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度7～8级。2.3.2 #2样情况：

①钢管外壁呈现部分脱碳氧化，组织为铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体； ②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+片状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度8级。

2.2.3 #3样情况：沿壁厚方向整体组织为：细小铁素体+片状珠光体，内外壁无明显脱碳，晶粒度8.5级。

金相分析：#3样是钢管正常的原始组织，表明钢管原始组织合格；#2样表明在壁厚减薄部位组织发生变化，原始片状珠光体分解、扩散、偏聚，成长为球状，即珠光体球化；#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧。

爆管机理：爆破部位经受高温，组织发生变化，珠光体球化、晶粒长大，基体高温性能明显下降，当低于屈服强度时发生变形，向火侧管径胀粗、壁厚减薄，同时向火侧外壁强烈氧化脱碳造成壁厚减薄（氧化作用）、强度降低（脱碳作用），珠光体球化和氧化脱碳进一步作用，使基体到达断裂极限，于是向火侧外壁出现微裂纹，裂纹长大，最后爆破，同时在壁厚减薄过程中造成过烧。

3、爆管主要原因分析

造成水冷壁管腐蚀爆管的原因是多方面的，有蒸汽腐蚀、碱性腐蚀、酸性腐蚀等，从以上情况综合分析: ①破裂的管子位于燃烧器上方1米左右的位置； ②图一中明显有过烧和火焰燎烧的痕迹；

③金相发现#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧；

④管子内壁向火侧有氧化物腐蚀，且呈现均匀腐蚀减薄状态。

因此，我们分析认为，这次爆管可能由于燃烧器安装角度不当造成了炉内火焰偏斜或由于燃烧器上方局部烧损漏气，造成该局部水冷壁热负荷的分布不均，局部热负荷变化幅度较大，使炉内某些管排的温度过高，造成金属管壁温度波动，破坏了水冷壁管内表面钝化膜的连续性，而钝化膜遭到破坏的地方，汽水具有很高的腐蚀活性，其反应式为3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2。

正常情况下，当钝化膜未被破坏时，管内铁和炉水产生的氢原子被循环的炉水带走，不会渗入钢中。而当运行的工作条件出现异常时，如热负荷过高，情况就会发生变化，如果产生的氢原子不能很快被炉水带走，就会在较高的温度作用下向向火侧管壁晶间扩散，氢原子通过晶格和晶界向钢内扩散，并与钢中的渗碳体、游离碳发生反应，继而造成氢腐蚀，生成氧化物，同时也会引起碱性腐蚀和氧腐蚀等共同作用，当腐蚀物产生后又会影响管壁传热，加剧管壁温度上升等反复作用，而管子迎火面内侧管壁存在较为均匀的减薄是由于内壁经受汽水腐蚀和热汽水的冲刷，由于氢腐蚀作用

下，靠近边沿的晶粒之间有着比较明显的晶间裂纹，当裂纹达到一定程度后，在高压汽水的冲刷下，晶粒可能脱离基体，长此以往造成管子内壁减薄。炉管在长期热腐蚀减薄和过烧下，导致水冷壁炉管中最脆弱的炉管首先发生爆裂。

4、防范措施

为确保锅炉安全稳定运行，建议采取如下整改防范措施：

4.1检查各燃烧器位置的正确性，特别是后部的燃烧器位置，避免燃烧器位置太靠近水冷壁，火力太大而烧损水冷壁管。

4.2可能的话，采用超声波测厚仪对水冷壁管，特别是对后水冷壁管直段部分进行检查，更换腐蚀严重的管子。施工前，需告知锅监所人员到现场进行监检。4.3加强锅炉给水处理和除氧、除盐及给水含氧量、含铁量等的在线检测手段，及时发现和处理问题，保证给水符合标准要求。

4.4严格执行国家关于锅炉特种设备管理适用的法律、法规及标准规范，强化对锅炉工艺、设备、安全上的管理，定期对锅炉实施检验与检查。

4.5要求业主加强管理和操作。对出现事故状态后，应该立即进行检查分析；对出现以上事故现象后，应立即进行停炉降温操作，而不是为了完成生产目标而继续维持生产导致事故恶化。

篇2：水冷壁管爆管原因分析

一、现象: 1：汽包水位降低，严重时汽包水位急剧下降，给水流量不正常的大于蒸汽流量 2：炉膛负压瞬时偏正且不稳定 3：炉管泄漏检测装置报警

4：从检查孔、门、炉墙等不严密处可能向外喷烟气和水蒸汽，并有明显泄漏声 5：主蒸汽流量、主蒸汽压力下降

6：泄漏后各段烟气温度下降，排烟温度降低 7：锅炉燃烧不稳火焰发暗，严重时引起锅炉灭火 8：引风机投自动时，静叶开度不正常增大，电流增加

二、原因：

1：给水、炉水质量不合格，使管内壁腐蚀或结垢超温 2：炉水泵工作失常、造成炉水循环不良

3：燃烧调整不当，火焰偏斜，造成水冷壁管被煤粉冲刷磨损 4：节流圈安装不当，管内有异物造成水循环不良 5：管壁长期超温运行

6：吹灰器内漏或未正常退出，蒸汽吹破炉管 7：管材质量不合格，焊接质量不良 8：水冷壁结焦 9：大块焦砸坏水冷壁管 10：锅炉长期超压运行 11：锅炉启动升温、升压过快 12：管材老化失效

13：锅炉严重减水处理不当，继续上水使管子急剧冷却或锅炉严重减水使管子过热爆破 14：水冷壁膨胀受阻

三、处理: 1：当水冷壁管泄漏不严重能维持汽包正常水位时，可适当降低参数运行，降负荷运行，密切监视泄漏部位的发展趋势，做好事故预想，汇报值长，请示尽快停炉

2：当水冷壁管爆破不能维持正常水位时，立即停炉。停炉后继续加强上水，水位不能回升时停止上水，省煤器再循环门不应开启 3：水冷壁管爆破严重减水时，应进行下列处理（1）：立即停炉，维持引风机运行，排除炉内蒸汽（2）：停炉后继续上水，维持汽包水位

篇3：电站锅炉水冷壁爆管原因分析

SG220/9.8-Y296型燃油锅炉, 1991年4月投入运行。锅炉额定蒸发量220t/h, 额定蒸汽压力9.8MPa, 额定蒸汽温度540℃。水冷壁为鳍片管式, 规格Φ60×5mm, 材料20G。水冷壁管发生爆管时蒸汽压力8.8MPa, 蒸发量40～50t/h。

二、检验情况

1. 爆管、泄漏管检查

爆口位于右墙水冷壁, 爆口中心标高距炉底5.7m, 爆口呈喇叭状, 长210mm, 宽度85mm, 爆口边缘锋利, 其边缘厚度由5mm减薄至1mm, 内壁光滑, 呈蓝褐色, 爆口外壁边缘无纵向蠕变裂纹, 属于瞬时超温韧性爆破 (图1) 。

经检查, 在右墙水冷壁距炉底3m处, 一根水冷壁管泄漏, 泄漏部位位于管子迎火面, 并且产生了纵向裂纹, 裂纹长20mm, 宽1mm, 呈锯齿状, 管外壁附有坚硬的黑褐色高温氧化层, 厚度0.35mm, 该管管径由60mm胀粗至62.8mm。从裂纹特征和高温氧化层及胀粗量判断, 属于长期超温失效 (图2) 。

2. 水冷壁宏观检验 (图3)

(1) 水冷壁管变形检查。左、右墙水冷壁管上排火嘴上部1m以上位置, 从前向后数第10～50根管, 水冷壁向炉外变形, 最大变形量100mm。

(2) 水冷壁管鼓包检查。左墙、右墙和后墙水冷壁管存在不同程度的鼓包。

3. 金相检验

现场对锅炉水冷壁管进行金相抽查。检测部位包括水冷壁管爆口处、爆口背火面及泄漏部位。爆口金相组织为淬火组织, 由马氏体+贝氏体组成。

爆口背火面金相组织是铁素体+珠光体, 晶粒度7级, 未发现珠光体球化。

泄漏管处金相组织是铁素体+珠光体, 晶粒度8级, 珠光体严重球化, 球化级别5级。

4. 管内沉积物量分析

对水冷壁管割管取样 (左侧水冷壁前数第29根管距炉底2.9m处) , 分析迎火面垢样成分 (表1) 。迎火面沉积物量605.9g/m2, 沉积速率每年66.3g/m2。

三、失效原因分析

1. 右墙水冷壁管爆破原因分析

对右墙水冷壁管爆口特征分析, 属于瞬时超温爆破。由于水冷壁管在炉膛内直接受到火焰的高温辐射, 蒸汽量40～50t/h为额定出力的18%～23%, 由于低负荷运行, 造成水循环不良, 致使水冷壁管迎火面局部的环状流动被破坏, 水膜完全蒸发, 流动结构为雾状或单相蒸汽, 迎火面内壁与蒸汽直接接触, 介质的放热系数大幅下降, 传热恶化壁温上升。当壁温超过20G钢管的Ac3 (855℃) 以上30～50℃时, 该处管子的全部组织均转变为含碳量0.2%的奥氏体组织。由于管壁温度很高, 强度下降, 塑性和韧性上升, 在内压力的作用下, 使管子以较快的速度变形, 当管子变形量增大无法承受内压时便产生爆破, 所以破口边缘很薄且开口大。管子爆破后, 水冷壁管内的汽水混合物从管内高速喷出, 迅速冷却破口, 致使破口边缘的金相组织由奥氏体转变为马氏体+贝氏体, 即形成淬火组织。

2. 右墙水冷壁管泄漏原因分析

从宏观检查和金相检验可以看出, 管子外壁附着高温氧化层且管径粗胀, 裂纹成锯齿状, 属于脆性断裂, 金相组织中珠光体严重球化, 从这些特征和组织变化分析, 该处管壁长期处在超温状态。20G材料在470～480℃长期运行, 金相组织中珠光体发生球化, 在530℃以上, 产生高温氧化, 在低负荷长期运行工况下导致累计损伤, 引起金属强度下降并泄漏。依据以上分析可以确定, 水冷壁管爆管属于长期超温引起的失效。

3. 管排宏观检验分析

经检验, 左右墙和后墙水冷壁管, 在上排火嘴1m以上位置, 整片水冷壁向炉膛外变形, 距离炉底3～5m位置部分管子鼓包, 进一步说明炉水循环不良, 从而引起管壁超温导致变形和鼓包。

四、结论和建议

(1) 锅炉水冷壁爆管、泄漏、管排变形和管子鼓包是长期低负荷运行造成水循环恶化所致。应通过水循环计算, 确定锅炉运行的最低负荷, 保证锅炉水循环安全。

(2) 水冷壁管内沉积物量超标, 应进行化学清洗。沉积物中的铜含量较高, 容易引起受压元件的电化学腐蚀, 因此化学清洗过程中的钝化工艺应考虑除铜。

(3) 对变形、鼓包严重的水冷壁管予以更换。

篇4：水冷壁管爆管原因分析

关键词：CFB锅炉；水冷壁；爆管；床料；物料循环

中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0088-03

1 概述

某2X422T/h CFB锅炉发电厂，两台机组投运后非计划停机次数频繁，机组可用率低下，其中锅炉水冷壁管磨损严重（如图1所示），造成爆管频发。由于锅炉水冷壁爆管泄漏造成的停机次数占总停机次数的25%左右，极大地影响了机组性能和使用寿命。

2 CFB锅炉运行的基本原理

CFB锅炉的英文全称是Circulating Fluidized Bed Boiler，就是循环流化床锅炉，它以携带大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为重要特征。固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧，炉膛出口的分离器将炉膛出口的绝大部分高温的固体颗粒收集，由其下部的回料阀将它们再次送入炉内参与燃烧，其运行原理图如图2所示。

循环的燃烧方式，延长了燃料在炉膛内的燃烧时间。与常规的煤粉炉悬浮燃烧过程比较，CFB炉膛内的颗粒浓度远大于煤粉炉，颗粒与烟气间的相对速度大，明显区别于煤粉炉的气力输送式的煤粉悬浮燃烧。

3 锅炉爆管频繁的原因分析

3.1 锅炉床料质量低下，不符合设计要求，在循环过程中对管壁产生的磨损大大超出正常范围

对于CFB锅炉来说，要想达到理想的运行状态，床料的质量非常重要。所谓床料的质量，指的是床料的平均粒径粗细。床料质量高，意味着床料平均粒径粗细合理，绝大部分床料能参与物料循环。

床料粒度过大，正常的一次风量无法将床料吹起，长期运行后大量的大粒度床料将会沉积在床层下部，影响整个床层的流化，使炉内成为死床，床温、床压显示异常，锅炉参数无法维持，严重时会形成结焦。

床料粒度过细，将会增加炉内的循环物料量，在分离器分离效率不变的情况下，外循环量增大。床料粒度过细也意味着入炉煤粒度过细，这样容易造成旋风分离器的后燃现象，导致分离器出口烟温高于进口烟温。在高负荷时分离器内温度经常达到1000℃以上，容易造成分离器内壁挂焦，影响正常回料循环，严重时会造成回料阀的堵塞。随负荷变化，分离器温度也会发生大幅变化，对分离器内部浇注料的安全运行也十分不利。床料粒度过细，一、二次风量配比不当，会使大量燃烧不完全的碳粒子被烟气带走，增加飞灰含碳量，降低燃烧经

济性。

通常情况下，CFB锅炉床料颗粒的平均粒度在20～300μm之间，与之相对应的循环灰的平均粒度应在100～150μm之间，粒度质量越好，锅炉性能越优。

通过检测，本电厂锅炉床料循环灰粒径分布如图3所示，从图中可看出，循环灰的平均粒度应大于200μm，已大于锅炉设计要求的平均粒度值，在循环过程中对管理的磨损也会大大超出正常范围，管壁磨损后引起泄漏，引发爆管，从而不得不停炉处理。

经过现场调研发现，循环物料的砂子粒度粗细不均、硬度太高，不符合规范规定，且含有大量石块、岩礁等不易燃烧物。

3.2 锅炉一、二次风量和配比不正确，尤其是一次风压、风量过大，影响了锅炉效率，加剧了水冷壁磨损CFB

锅炉的风量由一次风、二次风和其他流化风量组成。一次风经炉膛底部的布风板送入炉膛，首先是流化床料，其次提供燃烧初期的氧量供应，将密相区产生的热量带到稀相区，维持一定的床层温度，保证炉膛的热量传递。二次风在布风板之上0.5～3m（下层二次风位置较低）左右的位置送入炉膛，风速较高、穿透力较强，和密相区未燃尽的碳粒、一氧化碳气体等混合，提供燃烧所需要的空气。如图4所示，循环流化床锅炉的一、二次风量随锅炉负荷的变化而变化，其他风量基本保持稳定，不随锅炉负荷变化而变化。

循环流化床锅炉的风量控制要求较高，调整原则一般应在一次风满足流化的前提下，相应地调整二次风。通过调节一、二次风量及配比，使煤在炉膛内充分燃烧。一次风量是保证床料正常流化和调节炉温的最主要且非常有效地手段之一。一次风量偏少时，一是床料流化不好；二是达不到密相区燃烧需要的氧量，燃料放热量少，过低时床温下降；三是从密相区携带出的热量少，也可使床温升高而发生结焦。当一次风量过大时，从密相区携带出的热量大于燃料燃烧产生的热量，床温也要下降，同时，烟气流速也较大，对受热面磨损加剧。

通过检测，本电厂锅炉一次风压和风量都过大，如图5所示，这主要是由于床料质量低下引起的，一方面床料的粒度过大，另一方面床料中混有岩石等不易燃烧物，当循环量不足时，必然要加大一次风量，但风量过大，就会加剧受热面的磨损，从而导致锅炉管壁受损，引发爆管。

4 锅炉爆管频繁的解决措施

4.1 提高锅炉床料的质量

加强煤质管理和监控，从源头上把关，采购优质煤，减少炉煤中的石块。发现煤质变化，及时采取有效措施进行优化调整，保证机组继续安全运行。运行人员应对床温、床压测点进行校验，根据炉内床温、床压变化正确判断炉内的硫化、结焦状况，并应加强对入煤粒度的监视，燃料、除灰过程建立燃煤粒度超标预警制度，保证入煤粒度合格，一发现粒度不合格，应立即要求燃料进行调整。

另外，充分利用从炉膛排出的底渣及正常投用石灰石系统，可大大缓解对管壁的磨损。从炉膛排出的底渣大部分是煤燃烧后的灰渣和少量沙，灰渣的硬度相对沙子小，因此把渣仓中的底渣筛选后打入加沙坑，通过加沙系统加入炉膛作为补充床料，不足部分加新沙，对减轻磨损有很大作用。且根据试验证明，在循环流化床锅炉中加入石灰石后，床料中CaSO4含量升高，床料平均硬度下降，对受热面冲蚀磨损速率明显降低，因此，正常投用石灰石系统，保证石灰石投用的连续性，石灰石与床料混合后既可解决脱硫问题，又可缓解床料中的沙子对管壁的磨损，防止锅炉爆管。

4.2 正确调节锅炉一、二次风量及配比，保证床料正常流化

CFB锅炉配风有一次风和二次风，一般一次风与二次风的设计比例为60%～55%和40%～45%，一次风保证物料的流化，二次风保证燃料燃烧所需氧量和物料的充分混合，强化燃烧。在CFB锅炉的运行中，通过调整一、二次风的配比有效地调整锅炉的负荷，从而有效地控制炉内的燃烧和传热。

锅炉床料质量低、流化不好时，只能加大一次风的运行，维持合理的过量空气系统，同时减少二次风的开度。由于二次风量较小，上部物料浓度增大，从而引起水冷壁的磨损。运行中在保证流化的前提下，应尽量降低一次风，增大二次风，根据煤质及时做出调整，发现煤质粒度较细时，及时调整一、二次风的配比，增加二次风的比例，降低上部物料浓度，从而减少磨损，减少爆管的可能性。

5 结语

本文分析了某2X422T/h CFB锅炉水冷壁爆管频繁的主要原因：一是由于锅炉床料质量低下所致；二是由于一、二次风量和配比不正确所致。故提高锅炉床料的质量，正确调节锅炉一、二次风量及配比才能有效地降低管壁磨损，从而有效地防止锅炉

爆管。

另外，对于已发生爆管的锅炉，要及时更换已损坏的管子和修补已损坏的防磨浇注料层，并定期对机组进行必要、正确的检修维护，应加强运行人员对机组的监督和巡检力度。锅炉水冷壁磨损后泄漏并不是瞬间就爆管的，是有一个过程的，在发现有泄漏时就应该有意识地进行停炉操作，不要等到泄漏量增大后造成锅炉MFT、机组跳闸。发现锅炉堵煤、高压风机压力等一些参数异常时，运行人员需认真监视相应参数的变化，及早进行调整，避免发生MFT跳闸现象，从而保证机组的安全稳定

运行。

作者简介：成媛媛（1978-），女，江苏人，中国机械设备工程股份有限公司工程师，研究方向：项目管理。

篇5：水冷壁管爆管原因分析

近年来, 随着火电厂机组容量的提高, 机组运行 的稳定性和安全性也受到了严峻的考验, 水冷壁、省煤器、过热 器、再热器 (以下简称“四管”) 的爆管现象经常发生, 这已成为发电机组非正常停机的主要原因。爆管现象一旦发生, 将会给电厂造成巨大的经济损失, 严重时可能造成人身伤亡事故。因 此, 避免“四管”爆破事故, 已成为火电厂金属监督工作中一项很重要的内容。

在“四管”泄漏、爆破事故中, 水冷壁爆管事故占 有较大比例。据不完全统计, 2013年某省南部电网火力发电机组中, 水冷壁爆管造成的泄漏事故占“四管”泄漏60%以上。并且, 水冷壁作为锅炉中重要的承压部件及主要受热面, 一旦爆破, 将造成重大损失。水冷壁爆管可能会导致锅炉严重缺水, 同时有可能使炉膛熄灭, 如果缺水不能得到及时补给, 甚至会造成锅 炉爆炸事故。因此, 防止水冷壁爆管, 对于保障机组安 全运行具有重大意义。笔者有多年火电厂金属部件 检验、分析经 验, 现结合典型案例, 总结出火电厂水冷壁爆管的主要原因, 并针对具体情况给出相应的应对措施, 以供参考。

1水冷壁爆管主要原因分析

从理论上说, 水冷壁爆管原因很多, 并且大部 分爆管事 故并非由单一因素引 起。笔者根据 自身工作 经验, 结合典型 案例, 总结出火电厂水冷壁爆管的主要原因。

1.1材料缺陷

材料控制是水冷壁质量的基础。如果发 生材料错 用或者原料质量不合格等情况, 必然会造成严重后果。近 年来, 各电厂在材料管理方面都趋于正规, 材质确认手段比较先进, 因此, 在实践中材质错用现象基本不会出现。但在某些情况下, 由于种种原因, 不合格的材料会被使用。

1.2焊接缺陷

近年来, 电厂对水冷壁管的防磨防爆 工作越来 越重视, 在每台机组检修中, 几乎都会对水冷壁管进行更 换。因此, 更换水冷壁管的焊口质量直接影响到机组能否安全运行。如 果焊口中存在裂纹、未焊透、未熔合、夹渣等危害性 超标缺陷, 则很有可能在运行中发生爆管事故。笔者曾对某300 MW新建机组水冷壁新焊口缺陷做出统计, 各种缺陷在返修片子中所占比例为:未熔合4%, 未焊透25%, 气孔56%, 密集气孔15%。其中, 焊接缺陷主要为未焊透和气孔, 共占81%。此数据虽然为一台锅炉统计所得, 但也从一定程度上反映出水冷壁焊接的主要缺陷。

焊接缺陷不仅存在于更换水冷壁管的焊口中, 同时也存在于水冷壁鳍片与管子的焊接处。由于对鳍片与管子焊接 质量的重视程度不够, 管子与鳍片之间的焊缝也成为水冷壁的薄弱环节。在检修中, 鳍片焊接通常在检修即将结束时 进行, 留给此道工序的时间有限, 加上对鳍片焊接不够重视, 认为其不 承受压力, 因此鳍片焊 接时无证 操作现象 较多。同时为 了赶工期, 焊接时都采用较大电流, 较大电流虽然会提高焊接速度, 但也会造成较大的焊接残余应力, 严重时会拉裂水冷壁管, 或者在焊接中烧穿管子。

1.3管壁减薄

水冷壁管壁厚度减薄至最小许用厚度以下, 则会发生爆管事故。火电厂水冷壁管减薄的主要原因为磨损和腐蚀。

1.3.1磨损

水冷壁管磨损的主要原因是炉膛内燃料高速流动, 典型存在于循环流化床锅炉中。循环流化床锅炉的燃料颗粒大、运动速度快, 极易对管子造成磨损。

水冷壁管发生磨损的另一个原因是结 构设计不 当。如果锅炉某一部件设计不当, 则此部位会出现经常性的磨损。典型的例子就是某些锅炉长杆吹灰器设计不当, 吹灰器在工作 时, 会对其附近水冷壁管子造成吹损减薄。

1.3.2高温硫腐蚀

腐蚀减薄是水冷壁管失效的另一主要 原因。水冷壁 管腐蚀的原因很多, 对火电厂来说, 最容易发生且危害较大的是 高温硫腐蚀。高温硫腐蚀是指金属在高温下与含硫介质发生 化学反应, 生成硫化物。水冷壁管向火侧的高温硫腐 蚀, 是在锅炉燃用煤种含硫量偏高、炉内局部缺氧而存在一氧化碳的还原气氛, 并有未完全燃 烧的煤粉 冲刷水冷 壁表面的 条件下形 成的[1]。2012年1月, 某电厂12号锅炉发生水冷壁爆管事故, 半个月后, 13号锅炉也发生同样事故。经过分析发现, 此2起爆管事故, 是由于水冷壁管发生硫腐蚀。上述事故中, 经过化验, 其燃烧的煤较为劣质, 硫含量过高, 造成水冷壁管严重腐蚀, 最终导致爆管泄漏。

1.4过热

水冷壁管在炉膛内直接受火焰高温辐射, 当运行工况出现异常, 如管子被堵塞或水循环不良时, 会导致水冷壁管超温 运行。水冷壁管过热分为长期过热和短时过热。

长期过热是指水冷壁管子长期在超过允许运行 温度下工作。管子长期过热会使材料缺口的敏感性增加和高 温持久强度下降, 从而产生爆管。长期过热爆管的主要特征 是:管径增加较小;破口不大, 断面粗糙不平整, 破口边缘为钝边, 不锋利, 破口附近有平行于破口的轴向裂纹;外表面有氧化皮。

短时过热是指管子在运行过程中, 冷却条件 恶化, 温度急剧升高, 钢材的短时抗拉强度急剧下降, 向火侧首先产生塑 性变形, 管壁减薄, 发生爆破。短时过热爆管的主要特征是:管子变形较大, 破口锐利;管子外壁基本无氧化皮;破口处金相组织为马氏体或马氏体加铁素体, 破口处硬度提高。

无论是长期过热或 者短时过 热, 都是因为 水冷壁工 况不良, 水循环不能良好地进行, 导致温度升高。

2应对措施及建议

2.1严格控制材料质量

材料是一切工序的基础, 必须对其进行严格控制。在材料选购上, 应选择正规大厂产品, 必要时驻厂进行现场验收, 确保材料的化学成分、物理化学性能符合相关标准要求。在材料入场后, 应对其进行入场验收。委托具有相应检验资质的机构对材料的化学成分、力学性能等进行检验, 检验合格, 方能使用。应采取必要措施, 严格禁止材料错用。

2.2严格控制焊接质量

为了避免水冷壁管焊接中出现超标缺陷, 必须对焊接过程进行控制。要从源头抓起, 切实做好过 程控制。从材 料、人员资质、焊接工艺、检验等各方面抓起, 对每一个过程都要进行严格的控制, 避免错用材质, 确保焊接人员持证上岗, 确保焊接工艺的正确性。在焊接工序完成后, 应委托有资质的单位对新焊口进行无损检测。

同时, 应加强对鳍片焊接质量的重视。在鳍片焊接中也应当制定相应的焊接工艺, 禁止无证上岗, 对此工序留出足 够的操作时间, 避免因赶工期造成焊接质量过低。

2.3预防磨损与腐蚀

避免水冷壁管磨损的有效措施是对其表面进行防磨喷涂, 对严重磨损处, 可采取喷涂防护与防磨挡板相结合的措施。如果条件允许, 应对炉膛结构及燃烧方式进行分析, 结合机组 检修, 对其进行改造, 以从根本上解决磨损问题。同时 应对燃煤质量进行监控, 严格控制入炉煤粉质量和粒度。

水冷壁管高温硫腐蚀的主要因素硫来源于燃煤, 因此应严格控制锅炉燃煤质量。要重视火电厂入场煤质的质量控制, 严格控制其硫含量, 使其在标准范围之内, 避免使用 劣质煤。在300~500℃范围内, 管壁外表面温度每升高50℃, 将使烟气侧腐蚀速度增加一倍。因此, 应保持炉内燃烧工况 良好, 避免出现受热面局部温度过高现象。

2.4防止水冷壁管超温运行

加强锅炉运行管理, 严格对水冷壁运 行状况进 行监控, 防止出现超温超压超负荷运行现象。加强锅炉化学监督, 确保汽水品质, 防止因水质不良而导致水冷壁内结垢, 从而引起 局部过热。在检修时, 做好水冷壁管的防磨防爆工作, 对于有异 常的管子, 可结合割管, 进行理化检验。在检修结束后, 应检查清理水冷壁中的杂物, 防止因杂物堵塞造成过热;必要时对 锅炉进行清洗。

3结语

火电厂水冷壁爆管原因很多, 本文仅结合笔者实际工作经验, 从典型案例出发, 总结了几种常见原因, 并提出应 对措施。在实践中, 由于机组容量不同, 机组参数不同, 且水冷壁爆管也并非是由单一因素引起的, 因此, 在检修时, 应做好防磨防爆工作, 同时, 如更换水冷 壁管, 应严格控 制焊接过 程的每一 个因素。在发生水冷壁爆管事故后, 应认真分析原因, 总结经验, 吸取教训, 改进不足, 避免同类事故再次发生, 这样才能保障发电机组安全、稳定运行。

摘要：根据一些典型爆管案例, 结合现场实际工作, 总结出火电厂水冷壁爆管常见原因, 并提出应对措施, 为火电厂治理水冷壁爆管问题提供参考。

关键词：火电厂,水冷壁,爆管,原因,措施

参考文献

篇6：一起锅炉顶棚管爆管事故的分析

漳州市某厂一台SHF4-2.5蒸汽锅炉在使用中发现一根顶棚管爆管漏水，而紧急停炉。这台锅炉允许使用压力为2.5Mpa,平时使用压力为1.5~1.8Mpa左右,无任何运行记录，在爆管前无任何异常现象，运行压力约1.5Mpa；在有关人员到达后，把顶棚管上的耐火砖板拆除进行检查，发现18根∮57×3.5的20号钢管组成的顶棚管有10根存在不同程度的鼓包，管径胀大10~30mm之间，其中一根已爆管漏水，鼓包部位从炉墙边开始向上发展，长度约450mm的区域。（如图1所示）

鼓包管壁处布满了纵向裂纹。（如图2所示）

鼓包部位管子割下后发现管子内都为泥渣所堵满，泥渣色为灰黑色，硬而脆，用手捏碎后，可成大米粒大小的颗粒。经检查上锅筒底部积泥垢，厚度约30mm，成泥浆状，下锅筒底部积垢约50mm厚，也为泥浆状，颜色为灰褐色。该组管子系一个月前某锅炉化工设备安装公司更换的。管子为20号钢∮57×3.5。管子质保书安装质量证明书齐全；经测量该组管倾斜度为12°比规定的不小于15°小。

二、事故原因分析

根据计算表明顶棚管的管径通常为40-60mm，减少管径可增加运动压头，但同时也增大顶棚管的流阻，该组管管径为57mm是合适的，顶棚管不得水平布置，最好为垂直布置，倾斜布置时其管子与水平面的倾角不得小于15度；而该组管子的倾角为12度小于规定的要求，从而造成：一是运动压头小，流阻大，流体流速相对缓慢，流体中悬浮物容易在此处沉淀结垢；二是由于流体流阻大流速减小热传导变差，容易产生管子材质的过热过烧。

查给水系统，其原水从溪水抽取，进净化池（池内设分隔木栅，雨季溪水混浊，加AL2（SO4）3然后进磺化煤柱，再送到软水箱，由软水箱再用泵打进炉内。软水箱内放干水后可见箱底部沉积物较多，局部可达100mm厚的黑褐色颗粒沉淀，初步估计主要为磺化煤及少量泥浆的混合物，而管内的堵塞物为泥土。

经分析可以认为这起事故的直接原因是磺化煤强度低，经不起水的压力破碎，较细的颗粒穿过过滤头的缝隙，直接进入软水池沉淀在池底；由于磺化煤的破碎及细小磺化煤的流失并形成磺化煤层的许多小孔洞，使一部份原水短路直接进入软水箱。 折开磺化煤矿柱检查，发现确有许多小孔。由于事故前一段时间连续下雨，水田内大量混浊的泥水流进溪中，造成原水混浊，在净化池内未能得到有效的处理去除水中泥沙及悬浮物就直接进入磺化煤柱，由于水中成份复杂，除了大量泥沙外，尚有大量有机物质，使磺化煤中毒，造成混浊的溪水未经处理经软水箱后直接进入炉内，运行中又不进行任何水质化验监测，即无给水也无软化水及炉水的化验，也无任何锅炉运行记录，加上由于顶棚管角度12°偏小，水压头小，不利于水的循环流动，不利于泥渣的排出，运行中没有进行认真排污，不能及时把泥渣垢排除，最终造成泥渣在该管段沉积堵塞，而使管子过热变形胀大鼓包裂纹直至破裂。

三、防范措施

篇7：水冷壁管爆管原因分析

1.1在整个管段有一处57×34mm呈不规则矩形的严重爆破口, 有两处类似裂纹的穿透型破口, 见图1, 另外, 从穿透型破口中喷出的高压汽水混合物将附近一根水冷壁刺空, 见图2, 图中注出了金相取样点。

1.2硬度测试, 检测结果见表1, 断面中部测点对应各金相取样点, 由于爆管局部硬度偏低, 用布氏 (HB) 无法测定时, 改用里氏 (HLD) 检测。

1.3厚度测试

由上表2看出, 各管段向火面厚度小于相应的背火面。

1.4材质分析

由上表3看出, 各管段材质符合20号钢的标准。

2破口特征

2.1爆破口张口不大, 呈现不规则矩形, 长边沿水冷壁管轴线方向;边缘比较锐利, 减薄较多;断裂面较为光滑, 呈撕裂状。

2.2裂纹型破口是沿水冷壁轴向的裂纹, 破口表面有一层比较厚的氧化皮, 较脆, 局部有脱落现象。

2.3冲刷泄漏管的破口呈现凹型, 外表面呈现为光滑的曲线, 在受力最集中的地方受管内汽水混合物压力及炉膛热应力作用, 经过一定时间后被刺空泄漏。

3爆破管的管径变化情况

测量可知爆破管段的相对胀粗值在20.8%左右, 裂纹型破口相对胀粗值在8%~18%, 比较而言, 爆破口管段胀粗比裂纹型破口管段严重。

4破口的组织和性能变化分析

用PME-3金相显微镜对各破口组织和性能变化分析如下:

4.1爆破口边缘沿壁厚方向的金相组织为铁素体+珠光体+碳化物颗粒+粒状贝氏体, 爆破时温度未超过20号钢的Ac1 (约735℃) 但接近Ac1点, 因此在爆破时未形成奥氏体组织, 只得到料状贝氏体。

4.2爆破口下端向火面的组织为铁素体+珠光体+碳化物颗粒+粒状贝氏体。从组织看, 与爆破边缘相似。

4.2爆破口处背火面的组织为铁素体+珠光体+碳化物颗粒, 珠光体球化四级。组织中没有粒状贝氏体。

4.3裂纹型爆破口 (1) 处的组织, 其内部已发生严重的裂纹, 其组织均为铁素体+晶界碳化物, 珠光体全部球化, 组织发生畸变。

4.4裂纹型爆破口 (2) 的组织与破口 (1) 间隔距离较近, 故其组织和性能类似。

4.5泄漏管边缘组织为铁素体+珠光体+碳化物, 珠光体球化四级, 内壁侧组织为铁素体+珠光体, 是20号钢的原始组织, 珠光体球化三级, 该点的硬度值比正常组织的硬度值低, 强度已有所下降。

4.6泄漏管泄漏部位下端向火面组织为铁素体+珠光体, 是20号钢的正常组织, 其硬度由管内壁沿径向方向下降, 低于正常组织硬度值, 强度有所下降。

4.7泄漏管泄漏部位背火面组织为铁素体+珠光体+碳化物, 珠光体球化3~4级。硬度值远低于156HB, 说明强度有所下降。

5综上所述, 得出如下结论

(1) 水冷壁爆破管和冲刷泄漏管的材质符合20号钢的材质要求。 (2) 水冷壁爆管段爆口边缘、下端及背火面组织中珠光体都有不同程度的球化 (3~5级) , 且外壁球化较内壁严重晶界上有碳化物析出, 铁素体晶粒沿爆管变形方向被拉长, 晶粒长大。由爆口特征及组织分析, 此爆管属短期过热爆管。 (3) 水冷壁裂纹型爆管段的珠光体已完全球化, 组织为铁素体和碳化物, 碳化物大量分布在铁素体的晶界上, 晶粒沿周向被拉长, 组织中有蠕胀裂纹。由爆口特征及组织分析, 此爆管属长期过热爆破管。 (4) 泄漏管的泄漏部位下端组织为铁素体和珠光体, 未见异常变化。 (5) 泄漏管水冷壁断面靠近内壁侧有带状组织斑, 按照YB31-64A标准确定带状组织程度为一级。有关资料表明, 带状组织使钢机械性能产生各向异性, 即沿着带状纵向的强度高, 韧性好, 横向的强度低, 韧性差。 (6) 水冷壁爆管处晶粒长大, 根据YB-77标准判定晶粒度7级, 其余晶粒度正常。

6综合上述分析, 可以看出爆管的主要原因应是水循环设计问题, 导致爆破管水循环不良, 而炉膛内积灰结渣恶化了锅炉传热, 使爆破管受热更差, 最终导致爆管。要彻底解决问题, 必须从水循环系统及锅炉结渣两方面进行分析和采取措施。因此在运行中应采用合理的一次风压, 适当提高一次风速, 合理的进行一二次风配比, 防止水冷壁上的结焦。同时在低负荷运行的过程中应控制好燃料量的投放, 控制好火焰中心位置, 防止火焰冲刷水冷壁, 防止由于水循环的问题造成的水冷壁过热而爆管

参考文献

篇8：锅炉水冷壁管开裂泄漏现象分析

摘要：水冷壁管是影响循环流化床锅炉运行的重要因素之一。水冷壁管的开裂或泄漏，都会阻碍循环流化床锅炉的正常运行。文章主要分析了循环流化床锅炉水冷壁管开裂泄漏的原因，并提出了解决水冷壁管开裂泄漏的措施。

关键词：水冷壁；循环流化床锅炉；开裂；泄漏

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0052-02

1 概述

随着循环流化床锅炉的长期运行，其水冷壁会发生相应的磨损。长期的磨损往往会导致水冷壁的开裂甚至泄漏。水冷壁的开裂和泄漏会间接影响到电厂的经济利益，水冷壁管的开裂不仅会使机组不能正常运行，导致电厂的发电量大幅度的下降，同时电厂还需要增加人员对电厂进行检修工作，相应的检修费用也会直接损害到电厂的经济利益。

2 循环流化床锅炉水冷壁管开裂泄漏的原因分析

2.1 循环流化床锅炉燃烧室内部粒子浓度对水冷壁的影响

循环流化床锅炉燃烧室内的粒子在燃烧时，燃烧室内的中央区域就会形成一个向上移动的气固相的流动模式。在形成的气固相流动中央区域的四周会相应地包围成一个环绕的固体流动模型，环绕的固体相的整体运动方向是往下的。这样向上的中央区域的气固相与四周的固相的运动就会形成一个交叉的模式。这种交叉的运动在燃烧室的下部的运动往往比燃烧室的上部更加明显，这种交叉运动形成了燃烧室内粒子浓度下高上低的分布。不同浓度的粒子分布，对水冷壁的冲击大小也会不一致，水冷壁管受到的摩擦力大小也会不一致，燃烧室下部的粒子浓度较大，因此水冷壁管的磨损也是最严重的，是最容易发生水冷壁开裂和泄漏的区域之一。所以，应选择耐磨的金属制作燃烧室下部的金属受热面。

2.2 循环流化床锅炉焊接技术对水冷壁的影响

循环流化床锅炉在安装和检修时任何一个环节的焊接技术都会制约着循环流化床锅炉的正常运行。如果在安装和检修时不能按照规定进行焊接，就有可能导致水冷壁内粒子的不平衡移动，从而加大管内粒子对管壁的冲击力，引起水冷壁的开裂和泄漏。焊接过程中如果焊口的表面不平整、焊口中有折口存在、有未切割干净的焊件、水冷壁凹凸不平、焊接过程存在缝隙等问题的存在，都会导致水冷壁管的不均衡，甚至在水冷壁管形成大小不一的缝隙。水冷壁管缝隙的存在，容易导致灰料在下滑时形成涡流，灰料的涡流运动会对水冷壁造成巨大的冲刷，长期的冲刷会引起水冷壁的开裂和泄漏，从而影响到循环流化床锅炉的正常运行。因此，循环流化床锅炉在安装和检修时应格外注意其焊接工作，以保证锅炉的正常运行。

2.3 煤粒对水冷壁的影响

由于循环流化床锅炉燃料燃烧方式的特殊性，导致煤粒在锅炉内的停留时间比在其他种类锅炉的停留时间长。由于煤粒在锅炉内的时间延长，导致中央区域与周围区域的交叉运动的时间也会相应地延长，延长的交叉时间同时会对水冷壁造成巨大的冲刷，长期的冲刷会引起水冷壁的开裂和泄漏。除此之外，锅炉内的煤粒在燃烧时，会形成大量的细小颗粒物。这些细小颗粒物在锅炉内做无规则的运动，煤粒无规则的运动使锅炉的水冷壁的各个区域受到的撞击力和冲刷力不一致，水冷壁管内部就会形成凹凸不平的小平台。由于管壁内小平台的存在，在选择煤粒的粒径大小时就比较难控制，很多锅炉往往直接将锅炉的废渣作为锅炉启动的床料。利用锅炉废渣作为启动原料容易造成锅炉的流化不畅。而技术人员只能增加一次风量来缓解流化不畅的难题。增加的风量不仅会加大煤粒的运动速度，还会加剧对冷水壁的冲击，从而造成水冷壁的开裂和泄漏。

2.4 温差应力对水冷壁的影响

循环流化床锅炉在运行时需要长时间的加热，而长时间的加热使水冷壁长期处于一个过热的状态。水冷壁如果长期处于一个过热的状态，就容易形成水冷壁开裂和泄漏所需要的环境条件。如果梳形板的根部不能完全焊接，就会产生一个比较大的热应力。由于水冷壁长时间处于过热的模式，产生的热应力大小往往会超出其允许的范围。

2.5 其他因素对水冷壁的影响

水冷壁的磨损是造成水冷壁的开裂和泄漏的主要原因，除此之外，锅炉密封性的好坏也会对水冷壁造成一定的影响。如果锅炉的密封性不好容易造成一次风量过大，过大的一次风量会导致风压与阀风量的不对等。因此，循环流化床锅炉在安装和检修时应保证其密封性。

3 水冷壁管开裂泄漏的对策分析

水冷壁的开裂和泄漏会间接影响到电厂的经济利益，水冷壁管的开裂和泄漏不仅会使机组不能正常运行，导致电厂的发电量大幅度地下降，同时电厂还需要增加人员对电厂进行检修工作，相应的检修费用也会直接损害到电厂的经济利益。因此，有必要加强对水冷壁泄漏的预防和处理措施。

3.1 水冷壁表面在锅炉运行前的预处理

如果水冷壁表面有砂尘、铁锈、油污和焊渣，会加快水冷壁的开裂和泄漏。因此，在锅炉运行前应注意及时清除水冷壁表面的砂尘、铁锈、油污和焊渣。可以采用喷砂的方式除掉水冷壁表面的铁锈，用压缩空气将管钉上的砂尘吹扫干净。如果电厂没有相应的喷砂技术，可以采用钢丝刷等将水冷壁表面的铁锈和焊渣去除干净。

3.2 提高循环流化床锅炉的焊接技术水平

循环流化床锅炉在安装和检修时任何一个环节的焊接技术都会制约着循环流化床锅炉的正常运行。因此在循环流化床锅炉安装和检修的焊接过程中，应注意保证焊口表面的完整性以及焊件应保证切割完全，尽量避免焊接缝隙的存在，进而避免由于焊接技术对循环流化床锅炉水冷壁的影响，以保证锅炉的正常运行。在机组检修时，应注意对疏形板的检修，若发现焊缝，应注意及时将焊缝检修，以保证梳形板的柔韧性，避免梳形板的焊缝对水冷壁管的影响，从而保证循环流化床锅炉的正常运行。

3.3 优化循环流化床锅炉水冷壁的防磨技术

水冷壁的磨损是造成水冷壁的开裂和泄漏的主要原因，因此有必要对循环流化床锅炉水冷壁的防磨技术进行优化。水冷壁管的涂层选择方面可以选择耐磨的涂层技术，在管壁易磨损的地方进行加固，防止由于水冷壁材质问题造成的开裂和泄漏。

由于循环流化床锅炉燃料燃烧方式的特殊性，容易造成水冷壁的开裂和泄漏。因此，在锅炉运行一定时间后，应注意对水冷壁的磨损情况进行检修。若发现水冷壁有磨损应及时进行修补，有问题的焊缝也要及时进行处理。

循环流化床锅炉燃烧室内的粒子的不规则运动也是造成水冷壁管开裂和泄漏的原因之一。因此在选择燃料时应按照方案设计的粒径范围进行选择符合规格的煤粒。加启动床料时不能直接将锅炉的废渣作为锅炉启动的床料，尽量减少一次风量，最大限度地避免煤粒对水冷壁的影响，从而保证循环流化床锅炉的正常运行。

4 结语

水冷壁管的开裂和泄漏不仅会使机组不能正常运行，导致电厂的发电量大幅度地下降，同时电厂还需要增加人员对电厂进行检修工作，相应的检修费用也会直接损害到电厂的经济利益。提高循环流化床锅炉的焊接技术水平，优化循环流化床锅炉水冷壁的防磨技术等措施，可以有效地解决水冷壁的开裂泄漏问题，从而保证循环流化床锅炉的正常运行。

参考文献

[1] 陈建军.某电厂#2锅炉水冷壁管泄漏原因分析[J].华电技术，2011，（33）：53-54.

[2] 刘学辰.循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析及防范措施[J].河北电力技术，2011，（5）：33-35.

[3] 翁金钰.600MW超临界机组水冷壁爆管原因分析及预防[J].华电技术，2012，（34）：13-15.

篇9：水冷壁管爆管原因分析

2015年8月26日,某电站锅炉运行中突发受热面泄漏事故,造成紧急停炉,待锅炉冷却并清渣后进入炉膛,检查发现翼墙水冷壁和二级过热器均有爆破损伤, 损伤处集中在乙侧翼墙水冷壁炉内侧管束(图1)和二级过热器最下排的局部区域(图2)。

乙侧翼墙水冷壁炉内侧第1根爆口泄漏,水冷壁泄漏点位于乙侧翼墙,标高略低于二级过热器漏点,有多处破口,其中第1根(从北向南数,下同)管子呈爆破状态,约200 mm长管段沿周向完全撕开;与爆口相邻的翼墙水冷壁管外表面均有明显冲刷痕迹,有三处冲刷凹坑泄漏点,破口边缘壁厚很薄,见图3。二级过热器泄漏点位于第6屏(从东向西数,下同)过热器上迎烟面第1根管子(从下向上数,下同),有3处漏点, 泄漏点外表面有严重磨损及冲刷痕迹,原有的防磨护板只残留小部分,残留区域也有严重磨损痕迹,见图4。

2原因分析

2.1宏观腐蚀、爆管状况检查

水冷壁爆管管壁及邻近水冷壁管壁外表面有严重的冲刷痕迹,管内壁无明显腐蚀凹坑,断管水冷壁管可见疲劳辉纹;过热管泄漏破口不大,破口面粗糙,不平整, 边缘锋利,破口壁减薄明显,内壁存在0.5~0.8 mm厚氧化层。

2.2化学成分分析

水冷壁材质为SA210A-1、二级过热器 Ω 管材质为SA213T22,化学成分分析见表1,均符合标准要求, 可以排除因材质错用导致事故的原因。

2.3金相分析

水冷壁金相组织为铁素体+ 珠光体,其金相照片见图5至图8(左:100倍,右:500倍),组织正常, 几乎没有发现明显的球化现象;二级过热器管金相照片见图9(左:100倍,右:500倍)。水冷壁和二级过热器管试样金相检测结果见表2,结合金相照片,可以看出二级过热器管出现了严重的球化现象,球化达到了4.5级,说明过热管超温现象严重,长期处于超温状态。

注:水冷壁球化评级标准为DL/T 674,二级过热器球化评级标准为DL/T 773。

2.4硬度检测

水冷壁管和二级过热器管硬度检测见表3,可见水冷壁管强度及塑性均在规定性能范围内,表明其材料未发生明显劣化。而过热器管在超温服役后,珠光体球化严重,屈服强度明显降低。

说明:按照DL/T869-2012和GB/T1172-1999标准,水冷壁材质硬度应不大于170 HV,过热器材质硬度应不大于210 HV。

2.5扫描电镜分析

二级过热器管及水冷壁爆口扫描电镜分析见图10- 图12,可见两者均有大量裂纹,过热管出现较多孔洞, 且有大量氧化物存在;在水冷壁断口处出现典型疲劳断裂特征。

3爆管过程推断

从图2中可见二级过热器下部包裹浇注料有部分已脱落,观察浇注料脱落区,可见表面颜色左右两边不同,左侧(靠近水冷壁侧)颜色较深,与上部未包裹浇注料的区域基本相同,右侧颜色明显较浅,应是浇注料脱落时间不同所致,左侧浇注料脱落时间较长,因而其表面颜色与上部未包裹浇注料区域趋于一致,而右侧浇注料刚脱落,颜色仍为原来金属锈色。

检查其他5屏二级过热器,发现第3屏二级过热器下部浇注料有明显开裂、松动情况。

翼墙水冷壁在与二级过热器相交汇区域,因烟尘流通截面变化而产生紊流,受到冲刷,尤其在烟尘出口方向(过热器上部)更为明显,仔细观察受磨损的水冷壁部位,与二级过热器管排上端平齐部位均有明显受冲刷痕迹,而对泄漏处的水冷壁外表面观察,没有发现此现象。

观察二级过热器残留的防护板,在背对水冷壁、 过热器破口方向的区域,仍有明显的磨损痕迹,该区域无论是水冷壁爆口、还是过热器爆口,均无法吹到,见图4和图14,造成其损伤的原因为烟尘磨损所致。

综上所述,爆管过程推断如下:由于第6屏二级过热器下部浇注料局部脱落,受到烟尘的直接冲刷;同时二级过热器长期超温导致组织变化,管材强度下降, 降低了管材的耐磨性能,最终导致二级过热器因烟尘冲刷而破损。破损后从破口中冲出的过热蒸汽又直接冲刷下方的翼墙水冷壁管,使水冷壁管受蒸汽冲刷而受损减薄,减薄到一定程度后无法承受内部的高压而爆管。

4处理及防范措施

(1)对泄漏的二级过热器进行堵管处理。

(2)对锅炉两侧受损翼墙水冷壁进行了局部更换。

(3)加强工艺管理,严格执行工艺纪律,防止过热器超温运行导致材料损伤,对可能引起二级过热器超温的原因(如过热器蒸汽温度监视、一级减温水调整、 床温和一二次风调整等)制定整改措施,并加强检查、 监督执行。