機組在運行過程中高溫再熱器管發(fā)生爆漏。為找出爆漏原因，利用宏觀形貌分析、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能分析及金相顯微組織檢測等方法對爆漏管段進行了試驗分析。結(jié)果表明高溫再熱器管段長期處于超溫過熱狀態(tài)，致使T91管材發(fā)生嚴(yán)重老化、力學(xué)性能大幅下降，無法承受內(nèi)部介質(zhì)壓力，在內(nèi)壓作用下引發(fā)的爆漏。

    某電廠鍋爐為SG-1178/18.64-M4504/亞臨界參數(shù)、單汽包自然循環(huán)、島式布置、全鋼架支吊結(jié)構(gòu)的1178t/h循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐采用水冷式旋風(fēng)分離器進行氣固分離，運轉(zhuǎn)層標(biāo)高為12.5m。#5鍋爐于2012年1月2日投產(chǎn)，累計運行約50000h。

     #5鍋爐高溫再熱器在爐膛上方沿寬度方向布置6屏，材質(zhì)為12Cr1MoVG和SA213-T91，規(guī)格為Φ76×6.0mm。

      2019年12月20日，#5鍋爐在運行過程中高溫再熱器，左至右第1排第16根鋼管標(biāo)高50m處發(fā)生爆漏，爆漏部位鋼管材質(zhì)為SA213-T91。為了找出高溫再熱器鋼管爆漏原因，確保機組的安全穩(wěn)定運行，對#5鍋爐爆漏的高溫再熱器管段進行取樣試驗分析。

01試驗方法及分析

1. 宏觀檢查

      對爆漏的高溫再熱器管段宏觀形貌進行檢查，如圖1所示。可以看出，高溫再熱器鋼管的爆漏點位于鍋爐標(biāo)高50m處，距水冷壁頂棚管約160mm，爆口位于鋼管迎煙氣側(cè)，沿軸向分布，長度約為90mm。爆口開口較小、邊緣粗鈍且未見明顯減薄，漏點處鋼管有明顯脹粗，鋼管外壁及內(nèi)壁均可見沿軸向平行分布的“老樹皮”狀裂紋形貌，爆口上方穿頂棚管處的套管已嚴(yán)重?zé)龘p。此外，鋼管內(nèi)外壁未見磨損減薄、機械損傷及腐蝕損傷等缺陷。

現(xiàn)場形貌

漏點處

內(nèi)壁

圖1  爆漏高溫再熱器管宏觀形貌

2. 化學(xué)成分分析

      直讀光譜儀對爆漏高溫再熱器管段的金屬基體進行成分分析，分析結(jié)果見表2。可以看出，高溫再熱器鋼管的主要合金成分與標(biāo)準(zhǔn)對T91材質(zhì)的要求相一致。

3. 金相分析

       對爆漏的高溫再熱器管取樣進行金相分析。

爆口

近爆口處內(nèi)壁氧化皮

      鋼管爆口處的組織已嚴(yán)重老化，回火馬氏體板條位向已完全分散消失，晶粒破碎出現(xiàn)再結(jié)晶現(xiàn)象，并出現(xiàn)鏈狀孔洞；近爆口處內(nèi)壁的氧化皮厚度達361μm。

爆口對側(cè)

爆口對側(cè)內(nèi)壁氧化皮

      爆口對側(cè)組織已完全老化，馬氏體板條位向已經(jīng)嚴(yán)重分散，板條束內(nèi)分布的碳化物明顯減少，有的呈球狀分布；板條界、晶界碳化物呈球狀分布，有的呈串鏈狀；內(nèi)壁的氧化皮厚度為234μm。

爆口遠(yuǎn)端

爆口遠(yuǎn)端內(nèi)壁氧化皮

     爆口上方約500mm處鋼管的組織為回火馬氏體，中度老化，馬氏體板條位向明顯分散，板條束內(nèi)分布的碳化物減少，尺寸粗化；板條界、晶界碳化物析出增多，有的呈球狀分布，該部位內(nèi)壁氧化皮厚度為156μm。

4. 力學(xué)性能分析

     從爆漏的高溫再熱器管段正常部位取樣進行常溫拉伸性能測試，結(jié)果見表3。可以看出，T91鋼管向火側(cè)的屈服強度和抗拉強度均已下降至嚴(yán)重低于標(biāo)準(zhǔn)要求最低限的水平。

02爆漏原因分析

     從宏觀形貌分析，高溫再熱器鋼管的爆口開口較小、邊緣粗鈍且未見明顯減薄，漏點處鋼管有明顯脹粗，鋼管外壁及內(nèi)壁均可見沿軸向平行分布的“老樹皮”狀裂紋形貌，具有典型的長時過熱致爆漏特征。

     從化學(xué)成分分析，高溫再熱器鋼管的主要合金成分與標(biāo)準(zhǔn)對T91材質(zhì)的要求相一致，可以排除材質(zhì)錯用的情況。

    從金相組織分析，高溫再熱器管爆口處的組織已嚴(yán)重老化，組織中存在大量蠕變孔洞和蠕變裂紋，內(nèi)壁的氧化皮厚度達361μm；爆口對側(cè)組織也已完全老化內(nèi)壁的氧化皮厚度為234μm，符合長時過熱導(dǎo)致的微觀組織特征。

     從力學(xué)性能分析，高溫再熱器T91鋼管向火側(cè)的屈服強度和抗拉強度均已下降至嚴(yán)重低于標(biāo)準(zhǔn)要求最低限的水平。

參考文獻

［1］劉富強.高溫再熱器爆管原因分析及處理.

［2］奚杰峰，馬延會，江范清，胡文龍，王甲安.大型火電廠T91高溫再熱器管爆管原因分析研究.