电站锅炉二级过热器及水冷壁爆管原因分析

谢建峰

（中国石化金陵分公司，江苏 南京 210033）

电站锅炉二级过热器及水冷壁爆管原因分析

谢建峰

（中国石化金陵分公司，江苏 南京 210033）

通过宏观爆管检查状况、微观化学成分分析、金相分析、拉伸性能检测、SEM分析对电站锅炉二级过热器、水冷壁爆管原因进行分析，确定爆管原因，推断损坏过程，从而制定防范措施。

二级过热器；水冷壁；浇注料；磨损

1 爆管泄漏状况

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）。

图1 乙侧翼墙水冷壁损伤泄漏状况

图2 二级过热器损伤泄漏状况

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。

图3 与爆口相邻的翼墙水冷壁管冲刷凹坑漏点

图4 二级过热器管排泄漏点

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。

表1 受损水冷壁管、过热器管化学成分 w，%

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。

图5 水冷壁迎火面金相照片

图6 水冷壁背火面金相照片

图7 水冷壁穿孔处金相照片

图8 水冷壁断管爆口金相照片

图9 过热器管爆口处金相照片

表2 水冷壁和二级过热器管试样金相检测结果

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。

表3 显微维氏硬度测量结果

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。

图10 过热管爆口周边及爆口处

图11 水冷壁泄漏处

图12 水冷壁断口

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。

图13 二级过热器下部防磨护板磨损情况

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。

（4）每次停炉时加强对受热面浇注料的检查，对损伤、脱落部位及时进行修复，并保证修复质量。

TM621. 2

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1671-0711（2016）07（上）-0053-03