黃曉芝

(福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350008)

1 事故經(jīng)過

福建某電廠300MW機(jī)組，一臺(tái)型號(hào)為HG-1025/17.4-YM28的鍋爐于2018年5月8日15時(shí)30分點(diǎn)火啟動(dòng)，16時(shí)50分，鍋爐運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)#1爐爐膛由負(fù)壓燃燒變?yōu)檎龎喝紵?,爐內(nèi)煙氣從爐墻的看火孔、打焦孔大量噴出，給水流量不正常大于蒸汽流量，雖然加大給水，但汽包水位還是難于維持，引風(fēng)機(jī)負(fù)荷加大，電流增高。針對這些異?，F(xiàn)象，運(yùn)行人員分析判斷為鍋爐受熱面爆管，隨即鍋爐停運(yùn)?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)在鍋爐零米干渣機(jī)尾部有異常的水跡，按照水跡到前側(cè)水冷壁進(jìn)行檢查， 發(fā)現(xiàn)前墻水冷壁從爐右向爐左數(shù)第54根水冷壁管(以下簡稱54號(hào)管)發(fā)生爆漏，爆口處標(biāo)高約17m(如圖1)，對該泄漏管及其相鄰吹損管共計(jì)三根進(jìn)行更換處理。為保障機(jī)組安全可靠運(yùn)行，同時(shí)將同區(qū)域水冷壁管取樣共計(jì)21根(從爐右向爐左數(shù)第44～64根)進(jìn)行垢樣、理化試驗(yàn)與分析，試圖找出原因進(jìn)行分析，并提出一些后續(xù)檢查建議。

圖1 水冷壁管爆漏圖

2 泄漏樣管檢測

2.1 宏觀檢查

該水冷壁管材質(zhì)為SA-210C，規(guī)格為Φ63.5×7，對泄漏管子進(jìn)行宏觀檢查。泄漏水冷壁管外觀無明顯脹粗、鼓包、變形、減薄、腐蝕等現(xiàn)象。爆管沿縱向開裂，爆口長約120mm，開口最大處寬約45mm。爆口邊緣呈鈍邊，斷口表面粗糙，無明顯塑性變形。該爆口呈“窗口”形破裂，邊緣粗鈍，呈脆性斷裂。爆口內(nèi)壁向火側(cè)有成片腐蝕坑，呈潰瘍面，內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)，爆口附近向火側(cè)存在比較嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象。對取樣的21根管子進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，發(fā)現(xiàn)大部分水冷壁管的向火側(cè)存在腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象。

2.2 化學(xué)成分分析

對泄漏水冷壁管母材進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果如表1所示。

檢測結(jié)果，泄漏水冷壁管母材的化學(xué)成分符合GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》中對于25MnG(注1)鋼管的要求。

表1 泄漏水冷壁管母材化學(xué)成分分析

注1：SA-210C是ASME SA-210/SA-210M鍋爐和過熱器用無縫中碳鋼管子標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)，為鍋爐和過熱器及管道用中碳錳鋼鋼管范疇，屬于珠光體型熱強(qiáng)鋼。我國于1995年將其移植到GB5310高壓鍋爐用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，定名為25MnG。

2.3 垢樣分析

對取樣的21根管子進(jìn)行垢樣主要成分檢測，大部分水冷壁管的向火側(cè)垢量嚴(yán)重超標(biāo)，其中54號(hào)管向火側(cè)垢量達(dá)到2011.5 g/m2，水冷壁管背火側(cè)垢量基本正常(見表2)。

表2 水冷壁管垢量檢測結(jié)果

表2(續(xù))

注：根據(jù)DL/T794-2012《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》3.5.2表1，確定需要化學(xué)清洗的條件：主蒸汽壓力>15.6MPa，垢量>250 g/m2。

2.4 金相組織分析

對54號(hào)管取樣制作金相試樣，取樣位置如圖2所示：(1)爆口向火側(cè)位置A。(2)爆口背火側(cè)位置B。(3)爆口向火側(cè)縱向末端位置C。使用硝酸酒精溶液侵蝕，在金相顯微鏡下觀察，金相組織見圖3～圖5。

圖2 取樣位置

圖3 A點(diǎn)200×顯微組織

圖4 B點(diǎn)200×顯微組織

圖5 C點(diǎn)200×顯微組織

由圖可以看出爆口向火側(cè)、爆口背火側(cè)及爆口向火側(cè)縱向末端的金相組織均為鐵素體+珠光體+碳化物，未出現(xiàn)過熱組織。圖3、圖5僅有少量碳化物存在，發(fā)生了較嚴(yán)重的脫碳，這使得該位置強(qiáng)度急劇下降，成為管體的薄弱環(huán)節(jié)。而由圖4可以看出，背火側(cè)組織中珠光體形態(tài)尚明顯，珠光體區(qū)域中的碳化物逐漸向晶界擴(kuò)散，對照球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)定珠光體球化3級(jí)，屬于輕度球化。

3 爆管原因分析

水冷壁管化學(xué)成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)，從爆口宏觀檢查結(jié)果來看，爆口為典型的脆性爆口，管壁向火側(cè)垢量很大，金相檢查結(jié)果顯示爆口向火側(cè)發(fā)生了脫碳現(xiàn)象，背火側(cè)輕度球化。以上檢測結(jié)果表明，垢下腐蝕是本次水冷壁管爆管的主要原因。該水冷壁爆管因管內(nèi)壁表面結(jié)垢并產(chǎn)生垢下腐蝕，嚴(yán)重影響了熱傳導(dǎo)，使局部管壁溫度過高，金相組織發(fā)生變化，致使鋼的性能急劇降低，從而產(chǎn)生垢下腐蝕爆管。

4 措施及建議

(1) 對水冷壁進(jìn)行無損檢測抽查，爆管位置附近水冷壁管100%抽查，條件允許時(shí)對存在較大隱患的水冷壁進(jìn)行更換。

(2)加強(qiáng)水汽品質(zhì)監(jiān)督，同時(shí)加強(qiáng)鍋爐排污。

(3) 對在線化學(xué)儀表進(jìn)行校驗(yàn)，以進(jìn)一步提高水汽品質(zhì)監(jiān)測可靠性。