宮偉基 王勇剛

摘 要：針對(duì)某廠超超臨界鍋爐水冷壁垂簾管斷裂后的失效管段，進(jìn)行了宏觀、硬度、金相及電鏡分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，分析爆管斷裂原因，并提出處理措施。

關(guān)鍵詞：超超臨界；垂簾管；斷裂

中圖分類號(hào)：TK223.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）11-0173-02

0 引言

某廠一號(hào)機(jī)組為670MW超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐。

鍋爐額定蒸汽出口壓力29.3MPa，過(guò)熱蒸汽出口主蒸汽溫度605℃，最大連續(xù)蒸發(fā)量1968t/h，最終鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量（B-MCR）與汽輪機(jī)的VWO工況相匹配。

1 事故經(jīng)過(guò)

1.1 事前工況

某年10月25日該廠一號(hào)機(jī)組試運(yùn)調(diào)試期間，5時(shí)30分，該機(jī)組有功負(fù)荷500MW，B、C、D、E、F制粉系統(tǒng)運(yùn)行，送風(fēng)機(jī)、汽動(dòng)引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，汽動(dòng)給水泵運(yùn)行。

運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)爐管泄漏檢測(cè)系統(tǒng)多點(diǎn)報(bào)警，就地檢查發(fā)現(xiàn)鍋爐爐膛內(nèi)有明顯泄漏聲，鍋爐63米前墻人孔門處聲音最大，工作人員判斷為爐管泄漏。請(qǐng)示省調(diào)批準(zhǔn)降參數(shù)停機(jī)，依次停止F、E、D、C、B制粉系統(tǒng)，滑降汽壓至9.8Mpa，7時(shí)42分鍋爐熄火。

1.2 檢查情況

停爐冷卻后，自鍋爐63.5米處人孔門進(jìn)入爐膛。檢查發(fā)現(xiàn)，后水垂簾管自爐左至爐右第19排，自爐前向后數(shù)第3根斷裂，斷裂位置在廠家焊口上部約400mm處呈爆裂形狀斷裂如圖1、圖2所示，同排左右兩側(cè)管路變形脫離定位卡，自爐左的流體定位管亦脫離定位卡。

取樣管段表面存在輕微氧化現(xiàn)象，爆口母材有缺失，壁厚減薄不明顯，如圖3所示。

2 檢驗(yàn)情況

2.1 光譜檢驗(yàn)

對(duì)斷管的上下段及焊縫進(jìn)行光譜分析，符合材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求（水冷壁垂簾管材質(zhì)：12Cr1MoVG，規(guī)格：φ35×6.2mm）。

2.2 內(nèi)窺鏡檢查

使用內(nèi)窺鏡對(duì)泄漏的水冷壁垂簾管內(nèi)部檢查，未發(fā)現(xiàn)異物。

2.3 厚度測(cè)量

對(duì)周圍其它管子進(jìn)行超聲測(cè)厚，最低值為5.8mm，一般為6.0mm左右，符合要求。

2.4 管子蠕變測(cè)量

使用游標(biāo)卡尺對(duì)周圍懷疑的管子進(jìn)行蠕變測(cè)量，最大值為35.74mm。滿足DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》9.3.19條“低合金鋼管外徑蠕變應(yīng)變不大于2.5%”的要求。

2.5 硬度檢測(cè)

對(duì)割取的管樣采用里氏硬度計(jì)進(jìn)行硬度檢測(cè)，硬度值如表1所示。符合DL/T 438—2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》要求的“HB135-195”。（因管段無(wú)法固定，實(shí)際測(cè)量存在偏差，一般測(cè)量值較實(shí)際偏低。）

2.6 現(xiàn)場(chǎng)覆膜金相分析

共做三個(gè)部位，如圖4中a、b、c共3點(diǎn)母材進(jìn)行金相檢驗(yàn)。組織均為貝氏體+鐵素體，按照DL/T773-2016《火電廠用12Cr1MoV鋼球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》球化評(píng)級(jí)為2～2.5級(jí)，屬于正常組織。

a、b兩點(diǎn)金相組織分別如圖5、圖6所示。

2.7 電鏡分析

對(duì)斷管取樣，委托西安熱工院監(jiān)督部進(jìn)行掃描電鏡分析，如圖7、圖8所示。內(nèi)外壁均存在裂紋源顯示，瞬斷區(qū)韌窩明顯。

3 分析與討論

（1）垂簾管位于折焰角后部，沿水平煙道垂直布置?？紤]部件結(jié)構(gòu)情況，垂簾管存在上下拉伸受力，該管斷裂部位為原始母材管段；斷口為脆性斷裂。

鍋爐運(yùn)行中定位裝置或夾持結(jié)構(gòu)不當(dāng)，使管子產(chǎn)生高頻次的震動(dòng)，在該部位易形成高周機(jī)械疲勞，其斷裂特征為沿管子橫斷開裂。電鏡分析管材存在內(nèi)外裂紋源，符合疲勞破壞的特征。

管材可能存在的原始缺陷也是導(dǎo)致爆管的誘因之一。

（2）施工中可能存在的強(qiáng)力對(duì)口，造成管排內(nèi)各管受力不均，爆破管受拉伸力較大。

（3）由于表面有輕微氧化皮，考慮到運(yùn)行時(shí)間較短，不能完全排除異物阻塞造成過(guò)熱的可能。內(nèi)窺鏡延伸檢查管內(nèi)無(wú)異物，不排除異物已隨爆口排出。

4 處理措施

（1）對(duì)泄漏的垂簾管自變形嚴(yán)重處向下約9米管段進(jìn)行更換，換管全部焊口射線檢測(cè)合格。（2）對(duì)泄漏的垂簾管屏內(nèi)兩根變形出列管以及定位管進(jìn)行整理歸位。（3）對(duì)泄漏點(diǎn)附近吹掃范圍內(nèi)的管道進(jìn)行全面測(cè)厚、脹粗排查，未見異常超標(biāo)現(xiàn)象。（4）考慮該管為受拉斷裂，對(duì)該管上部聯(lián)箱接管座焊縫進(jìn)行檢查未見異常。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡文河，嚴(yán)蘇星.電站重要金屬部件的失效及其監(jiān)督[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

[2] 國(guó)家能源局.火電廠用12Cr1MoV鋼球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：DL/T 773-2016[S].中國(guó)電力出版社，2016.

[3] 王兆民，程義.某電廠水冷壁管斷裂失效分析[J].質(zhì)量控制與失效分析.2017，53（10）：757-760.