鍋爐爆管的典型外觀形貌及原因(張瑞兵)

1、鍋爐爆管的爆口典型外觀形貌及運(yùn)行現(xiàn)象 摘 要：對一個(gè)安裝了8臺30萬千瓦機(jī)組、裝機(jī)容量達(dá)240萬千瓦、擁有2400余名職工的特大型火力發(fā)電廠1989年至2001年的工傷事故進(jìn)行了技術(shù)分析。 關(guān)鍵詞：工傷；事故；分析 中圖分類號： 文件標(biāo)識碼： 文章編號：鍋爐爆管的主要原因都可歸結(jié)為幾個(gè)根本原因中的一個(gè)。對爆管進(jìn)行全面的金相分析、強(qiáng)度試驗(yàn)及化學(xué)垢量分析等工作，可以揭示出爆管的根本原因；然而，并不需要對所有的爆管都進(jìn)行金相分析強(qiáng)度試驗(yàn)及化學(xué)垢量分析等工作。爆管的爆口外觀形貌能為爆管原因提供有價(jià)值的信息。這一信息有助于縮小可能發(fā)生爆管原因的范圍，有時(shí)，結(jié)合一些鍋爐運(yùn)行方面的知識，就足以確定其損壞的原

2、因。本章列舉了一些最為常見的鍋爐爆管的爆口外觀形貌及其發(fā)生的原因，有助于確定爆管發(fā)生的原因。但必須注意，僅根據(jù)爆口外觀形貌無法區(qū)別許多爆管原因，某些時(shí)候不同的原因會導(dǎo)致看上去爆口外觀形貌相同的爆管，必須結(jié)合金相分析、強(qiáng)度試驗(yàn)、化學(xué)垢量分析等才能真正確定爆管發(fā)生的原因。1、 爆口形貌：斷口無明顯減薄的縱向破裂位 置：除省煤器外的所有管子上爆管模式：蠕變發(fā)生原因：超期服役；長期超溫；錯用鋼材外觀檢查：爆口斷面粗糙不平，爆口處無明顯減薄，附近管子有輕微脹粗，外壁氧化皮較厚，呈土褐色，常附有結(jié)渣，并伴有與管子爆口平行的縱向裂紋。組織分析：對珠光體類型管子，在爆口及附近管段出現(xiàn)珠光體嚴(yán)重球化、珠光體形態(tài)

3、消失、碳化物在晶界上呈鏈狀分布，可觀察到明顯的晶間蠕變裂紋。對碳鋼管子還有石墨化現(xiàn)象；對貝氏體類型管子則有碳化物在原奧氏體晶界上呈鏈狀分布，可觀察到明顯的晶間蠕變裂紋。性能分析：對爆口附近的管子取樣進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，一般抗拉強(qiáng)度、延伸率低于標(biāo)準(zhǔn)下限值，沖出韌性大大降低。2、 爆口形貌：縱向破裂位 置：所有管子上爆管模式：腐蝕疲勞或管子重皮發(fā)生原因：制造缺陷外觀檢查：爆口較直，無減薄，張口很小，爆口兩端有裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象；爆口斷面較平整，斷面與管子徑向有一定角度；管子無脹粗。組織分析：爆口處組織與其它位置無明顯差異。性能分析：對爆口處管子取樣進(jìn)行機(jī)械性能分析，一般與標(biāo)準(zhǔn)要求相近。3、 爆口形貌：帶有

4、外部耗蝕的縱向破裂位 置：水冷壁爆管模式：高溫腐蝕蠕變發(fā)生原因：火焰沖刷注 釋：管子的外部和（或）內(nèi)部可能有一層厚的沉積物外觀檢查: 管壁有易碎的垢層，易于從管子上剝落，剝落后的灰渣層的內(nèi)表面呈黑色或孔雀蘭，伴有管子有效厚度明顯減薄。組織分析：爆口處組織老化，有珠光體球化現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)有石墨化。但遠(yuǎn)離爆口處管子組織正常；通過對爆口表面沉積物進(jìn)行能譜分析或電子探針測定，可以發(fā)現(xiàn)其中含硫量較高，屬硫的高溫腐蝕。性能分析：爆口處機(jī)械性能降低，但遠(yuǎn)離爆口處管子性能基本正常。4、 爆口形貌：縱向破裂位 置：過熱器、再熱器彎頭的中心軸線爆管模式：腐蝕疲勞發(fā)生原因：制造缺陷、停運(yùn)腐蝕等5、 爆口形貌：斷口無明

5、顯減薄的橫向斷裂位 置：所有管子爆管模式：疲勞發(fā)生原因：振動。因支吊架失效或布局不合理引起管子振動外觀檢查: 呈橫向斷裂，爆口附近管子無脹粗、和減薄現(xiàn)象。組織分析：爆口處組織無變化。性能分析：爆口處機(jī)械性能無變化。6、 爆口形貌：橫向斷裂位 置：上升管脹口（如：水冷壁上聯(lián)箱和汽包的汽水連接管的脹口）爆管模式：應(yīng)力腐蝕發(fā)生原因：管子或汽包脹接處泄露導(dǎo)致腐蝕物質(zhì)聚集注 釋：類似情況可能在脹接處泄露的任何管子上發(fā)生7、 爆口形貌：彎頭部分的多處橫向裂紋，裂紋起始于內(nèi)表面位 置：蒸發(fā)管排（如：汽包和頂棚管入口聯(lián)箱的連接管）爆管模式：應(yīng)力腐蝕破裂發(fā)生原因：水質(zhì)不合格；制造缺陷處的過負(fù)荷或腐蝕疲勞8、 外

6、表面 內(nèi)表面爆口形貌：多處橫向斷裂，裂紋由管子內(nèi)壁向外擴(kuò)展位 置：蒸發(fā)管排爆管模式：熱疲勞發(fā)生原因：間斷性的蒸發(fā)停滯或急冷引起水側(cè)金屬周期性冷卻注 釋：類似情況可能在有水位波動的任何管子上發(fā)生9、 爆口形貌：“大象皮膚狀”密布的多處橫向破裂位 置：水冷壁爆管模式：熱疲勞發(fā)生原因：由于吹灰時(shí)急冷或渣層間斷性地被浸潤而引起的熱交變注 釋：類似情況可能發(fā)生在熱交變的所有管子上10、 爆口形貌：“大象皮膚狀”位 置：與安裝或使用不當(dāng)?shù)拇祷移飨噜徑乃泄茏?，均可能發(fā)生類似情況爆管模式：熱疲勞發(fā)生原因：由于吹灰時(shí)沖刷引起的熱交變注 釋：類似情況可能發(fā)生在熱交變的所有管子上11、 爆口形貌：斷口無明顯減薄

7、的窗口狀爆破位 置：水冷壁爆管模式：氫脆發(fā)生原因：管內(nèi)垢下酸性腐蝕，可能因不確當(dāng)或不完全的酸洗引起。12、 橫截面爆口形貌：邊緣呈薄形的魚嘴狀爆破位 置：所有管子爆管模式：熱拉伸破裂發(fā)生原因：短期超溫（如：工質(zhì)流量偏小、爐膛熱負(fù)荷過高等）；管壁因沖刷減?。ㄌ貏e是彎頭后直管段）13 爆口形貌：斷口處無明顯減薄的魚嘴狀爆破位 置：所有管子爆管模式：疲勞發(fā)生原因：由縱向夾雜引起的破裂；長期超溫引起的蠕變；超期服役；錯用管材；垢量超標(biāo)；熱負(fù)荷過高14、 爆口形貌：爆破邊緣呈薄形且外壁減薄位 置：所有管子爆管模式：拉伸破裂發(fā)生原因：因外壁受蒸汽沖刷或飛灰沖蝕引起管外壁減薄15 爆口形貌：穿孔且外部沖蝕位

8、 置：所有靠近爆管周圍的管子爆管模式：沖蝕發(fā)生原因：被鄰近爆管的蒸汽沖刷（非首爆管，是受害管子）16 內(nèi)表面內(nèi)壁形貌：大面積點(diǎn)蝕位 置：所有管子爆管模式：點(diǎn)蝕發(fā)生原因：停爐腐蝕17、 內(nèi)表面 內(nèi)表面內(nèi)壁形貌：大的局部腐蝕坑且內(nèi)壁有厚的沉積物位 置：水冷壁水側(cè)內(nèi)表面爆管模式：垢下腐蝕發(fā)生原因：不適當(dāng)?shù)乃嵯?；水質(zhì)長期不合格18、 外壁形貌：充滿沉積物的火側(cè)點(diǎn)蝕位 置：水冷壁爆管模式：點(diǎn)蝕發(fā)生原因：因燃煤的硫份較高且有濕氣時(shí)，火側(cè)濕份與表面沉積物結(jié)合形成腐蝕性物質(zhì)，如當(dāng)停爐是可能存在濕份19、 橫截面爆口形貌：單個(gè)穿孔位 置：省煤器爆管模式：點(diǎn)蝕發(fā)生原因：由氧或腐蝕性物質(zhì)引起的水側(cè)腐蝕20 形 貌：

9、管子外壁渣垢下的耗蝕位 置：過熱器爆管模式：腐蝕；沖蝕發(fā)生原因：由含焦硫酸鹽或金屬硫酸鹽引起的熔灰侵蝕21、 爆口形貌：穿孔且管壁內(nèi)凹位 置：所有管子爆管模式：撞擊損壞發(fā)生原因：外來物質(zhì)的撞擊損壞組織分析：金相分析組織無明顯變化，但在凹坑處可觀察到晶粒的局部拉長。22、 形 貌：在焊接接頭處的環(huán)向破裂位 置：過熱器或再熱器的異種鋼焊縫爆管模式：蠕變發(fā)生原因：熱差脹外觀檢查:常發(fā)生在異種鋼接頭處,一般材質(zhì)等級較低側(cè)管子會出現(xiàn)輕微蠕脹，并伴有表面氧化層，焊接接頭處脹粗較明顯，裂紋沿焊接接頭熔合線呈環(huán)向。組織分析：對G102+SUS304HTB，在G102側(cè)會出現(xiàn)脫碳區(qū)，在焊縫處發(fā)生碳化物的聚集與球

10、化。主裂紋附近有晶間顯微裂紋。在環(huán)向裂紋表面可觀察到氧化物，說明是從外向內(nèi)萌生裂紋的。23、 形 貌：在焊接接頭處的環(huán)向破裂位 置：所有管子的焊縫爆管模式：蠕變發(fā)生原因：熱差脹外觀檢查:常發(fā)生在異種鋼接頭處或焊縫兩側(cè)熱負(fù)荷差異較大的管子,一般材質(zhì)等級較低側(cè)管子會出現(xiàn)輕微蠕脹，并伴有表面氧化層，焊接接頭處脹粗較明顯，裂紋沿焊接接頭熔合線呈環(huán)向。組織分析：在低等級材質(zhì)管子側(cè)會出現(xiàn)脫碳區(qū)，在焊縫處發(fā)生碳化物的聚集與球化。主裂紋附近有晶間顯微裂紋。在環(huán)向裂紋表面可觀察到氧化物，說明是從外向內(nèi)萌生裂紋的。一、水冷壁爆管的現(xiàn)象及判斷：1、水冷壁爆管的現(xiàn)象： （1）水冷壁泄漏的初期，在鍋爐的泄漏處可聽到輕微

11、泄漏聲。隨著水冷壁泄漏點(diǎn)擴(kuò)大，泄漏聲逐漸加大，嚴(yán)重時(shí)汽包水位急劇下降，給水流量不正常地大于蒸汽流量。 （2）四管泄漏檢測裝置的泄漏報(bào)警點(diǎn)為水冷壁。 （3）爐膛負(fù)壓變正，從看火孔、人孔、爐墻不嚴(yán)密處向外噴煙氣和水蒸汽。 （4）燃燒不穩(wěn)，火焰發(fā)暗，嚴(yán)重時(shí)鍋爐滅火。 （5）各段煙氣及排煙溫度下降，蒸汽流量、蒸汽壓力下降，吸風(fēng)機(jī)電流增大。2、水冷壁爆管的判斷： （1）將鍋爐吹灰減壓站蒸汽總門關(guān)閉，鍋爐周圍仍有泄漏聲，可以判斷鍋爐四管有泄漏存在。 （2）水冷壁具體泄漏部位的判斷：機(jī)組降負(fù)荷，投入鍋爐助燃油搶，直至停止全部燃煤燃燒器，根據(jù)實(shí)際燃油量帶電負(fù)荷，然后從看火孔清楚地觀察水冷壁的泄漏部位。二、過熱

12、器爆管的現(xiàn)象：1、過熱器爆口附近有泄漏聲，嚴(yán)重時(shí)爐膛負(fù)壓變正，從孔門處向外噴煙氣和蒸汽。2、四管泄漏檢測裝置的泄漏報(bào)警點(diǎn)為過熱器。3、過熱蒸汽流量不正常地小于給水流量。4、爆管側(cè)蒸汽壓力下降。5、過熱器爆管側(cè)煙氣溫度下降。6、如爆管在過熱器低溫段，將造成過熱蒸汽溫度升高。三、再熱器爆管的現(xiàn)象：1、再熱器爆口附近有泄漏汽流聲，嚴(yán)重時(shí)爐膛負(fù)壓變正，從孔門處向外噴煙、灰、汽。2、四管泄漏檢測裝置的泄漏報(bào)警點(diǎn)為再熱器。3、爆管側(cè)煙溫、熱風(fēng)溫度、排煙溫度下降。4、爆管側(cè)煙道負(fù)壓變小，嚴(yán)重時(shí)變正，吸風(fēng)機(jī)電流增大。5、爆管側(cè)再熱器出口蒸汽壓力下降，出入口壓差增大。6、如爆管在再熱器低溫段，將造成再熱器出口蒸汽溫度升高。四、省煤器爆管的現(xiàn)象：1、省煤器泄漏附近有異常響聲。2、四管泄漏檢測裝置的泄漏報(bào)警點(diǎn)為省煤器。3、給水流量不正常地大于蒸汽流量，嚴(yán)重時(shí)汽包水位下降。4、嚴(yán)重時(shí)從爐墻不嚴(yán)密處往外漏水、冒汽，尾部煙道下部向外流水。5、省煤器后煙氣兩側(cè)煙溫差增大，泄漏側(cè)熱風(fēng)溫度、排煙溫度下降。6、爐膛負(fù)壓變小，吸風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓增大。五、爐外蒸汽管道爆管的現(xiàn)象：1、爐外蒸汽管道爆管時(shí)會有一聲巨響，爆管后也會有很大的