浅析某电厂末级过热器爆管成因

麦雷

（广东国华粤电台山发电有限公司，广东 江门 529228）

1 爆管过程调查

2012年11月14日20时45分，某电厂1号机组炉管泄漏检测装置发出泄漏检测报警。停机后进行检查，发现末级过热器右数第64屏向火侧第4根直管发生泄漏（下文标识为64-4），附近的第63屏第1、2、3根向火侧直管端局部已吹损。泄漏部位图纸上所处位置如图1所示。该机组锅炉为600MW亚临界强制循环锅炉，末级过热器出口蒸汽温度为541℃。末级过热器管子材料为SA-213 T91，规格为51×6。

2 宏观检查

在现场对末级过热器64-4管的原始泄露管段进行取样，如图3所示。对样管的外径和壁厚进行了测量，如表1所示。宏观检查可见，爆口长约35mm，开口最大宽度约为1.5mm，爆口呈狭长状，爆口附近长约40mm有明显的鼓包，爆口附近分布了许多轴线裂纹，爆口边缘粗糙，有钝边，管壁减薄不太严重，表现为典型的长期过热特征。

3 金相组织形貌观察

经切割取样、镶嵌、磨样、抛光并用氯化铁盐酸水溶液腐蚀，采用Leica DMI 3000型光学显微镜，观察爆口附近、爆口背面以及距离爆口较远距离（400mm）向火侧和背火侧的横截面组织形貌，组织形貌观察结果表明，爆口附近的组织为铁素体加碳化物，根据《火电厂金相检验与评定技术导则》，评定为5级老化；爆口背面以及距离爆口较远距离向火侧和背火侧的组织均为铁素体加位相分散的回火马氏体，评定为3.5级老化。

4 显微硬度测试

经金相组织观察后，在Wolpert 401MVD型维氏硬度计上进行了显微硬度测试，选取载荷1kg，保荷10s，测得的维氏硬度值（HV1）以及换算后的布氏硬度值（HB）如表2所示。

由表2可以看出，爆口横截面的硬度值低于《火力发电厂金属技术监督规程》规定的T91的硬度控制范围（180～250HB）；爆口背火侧横截面以及远离爆口向火侧和背火侧横截面的硬度值均满足标准要求。

爆漏发生后，在现场对末级过热器100屏共1200个弯头的出口侧弯头进行射线普查，有33根管子存在氧化皮堆积，其中27根堆积程度低于20%，有6根堆积程度超过20%，末级过热器64-4泄漏管的氧化皮则堆满整个弯头（约800g），清查出的部分氧化皮见图1。

表1 原始泄露管段的宏观尺寸测量结果

表1 实验管段显微硬度值

5 结论和建议

通过对泄漏管段在实验室进行的宏观检查、金相组织观察和显微硬度测试，综合现场调查和射线探伤等情况，可以认为：

1）爆口较为狭长，爆口附近分布了许多宏观的轴线裂纹，爆口处边缘粗糙，有钝边，管壁无明显减薄，表现为典型的长期过热特征。

2）现场射线探伤结果表明，33根末级过热器管的下弯头存在不同程度的氧化皮堆积，而泄漏管（64-4管）的下弯头中堆满了氧化皮，堵塞最为严重，进一步佐证了材料存在超温过热现象。

3）一般情况下，弯头氧化皮堆积往往在弯头上部的直管段产生不同程度的超温现象。在超温条件下运行的T91钢管许用应力降低，高温强度不足，从而在其相对薄弱的位置破裂。爆口位置和爆口的理化数据也是很好的证明。

针对此次泄漏事故，建议采取以下措施：

图1 部分末级过热器下弯头的氧化皮

1）做好管壁清理措施，如采用化学清洗、机械去除或割管清除等方法进行处理。

2）加强受热面的热偏差监视和调整，防止受热面局部长期超温运行。

3）尽量抑制受热面温度周期性波动和温度变化速率，减缓氧化皮剥落。

4）加强机组运行期间金属温度监测和停炉后受热面的检查。

[1]技术标准：火电厂金相检验与评定技术导则（DL/T 884-2004）[Z].