某循環(huán)流化床鍋爐水冷壁爆管原因分析

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:某熱電廠一臺(tái)YG-240/9.8-M1型單汽包､自然循環(huán)的循環(huán)流化床鍋爐,采用由膜式壁､高溫旋風(fēng)分離器､返料器､流化床組成的循環(huán)燃燒系統(tǒng),爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu),過(guò)熱器分Ⅲ級(jí)布置,中間設(shè)Ⅱ級(jí)噴水減溫器,尾部設(shè)三級(jí)省煤器和一､二次風(fēng)預(yù)熱器｡其爐膛是由φ60×5鋼管和20.5×6mm扁鋼焊制而成的膜式壁管組成,管子材質(zhì)為20G｡本次水冷壁爆管發(fā)生在由后向前數(shù)第26根管右側(cè)水冷壁管,部位在爐膛下部衛(wèi)燃帶以上80cm的高熱負(fù)荷區(qū)域｡該爐至爆管時(shí)累計(jì)運(yùn)行約26000h｡

為確保該鍋爐長(zhǎng)周期安全運(yùn)行,筆者對(duì)其爆管的原因進(jìn)行了分析｡本文主要通過(guò)宏觀檢查､化學(xué)成分分析､機(jī)械性能測(cè)試､金相分析及能譜分析等方法對(duì)爆管的樣管進(jìn)行分析,確定本次爆管原因,并提出了相關(guān)措施｡管子化學(xué)成分在FOUNDRY-MASTERCompact型臺(tái)式光譜儀上進(jìn)行;室溫拉伸試驗(yàn)在MTS880型電液伺服試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行;在OLYMPUSGX71型光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行金相分析;垢樣能譜分析在裝有EDAX能譜儀附件的FeiQuanta400HV型掃描電子顯微鏡下進(jìn)行｡

1試驗(yàn)分析

1.1宏觀形貌檢查

水冷壁爆口部位的宏觀形貌見(jiàn)圖1｡從圖1(a)中可以看出爆口外表面無(wú)腐蝕磨損痕跡;爆口呈縱向開(kāi)裂,縱向長(zhǎng)256mm,邊緣粗糙且無(wú)明顯減薄,管徑未見(jiàn)明顯脹粗,為脆性斷裂爆口;爆口周?chē)鷥?nèi)表面粗糙不平,局部無(wú)規(guī)則分布有多個(gè)大面積腐蝕凹坑,腐蝕凹坑深淺不一,凹坑處管壁最薄約2mm,部分腐蝕凹坑上覆蓋有大量致密黑色鱗片狀垢層(見(jiàn)圖1(b)和圖1(c))｡

1.2化學(xué)成分分析

對(duì)爆口周?chē)茏幼龌瘜W(xué)成分分析,結(jié)果見(jiàn)表1｡由表1可知,管子的化學(xué)成分符合GB5310—2008《高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》對(duì)20G鋼管的要求,材質(zhì)無(wú)異常｡

1.3力學(xué)性能測(cè)試

取遠(yuǎn)離爆口且無(wú)腐蝕凹坑的背火側(cè)管子進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表2｡由表2可知,管子的力學(xué)性能符合GB5310—2008對(duì)20G鋼管要求

(410MPa~550MPa),表明無(wú)腐蝕部分管子抗拉強(qiáng)度正常｡

1.4微觀組織分析

爆口及其附近金相組織見(jiàn)圖2｡爆管背火側(cè)的金相組織正常,為鐵素體+珠光體組織,未見(jiàn)微裂紋,具體見(jiàn)圖2a｡從圖2b和圖2c中可以看出,爆口處可見(jiàn)由內(nèi)壁向外壁擴(kuò)展的微裂紋,微裂紋沿晶界擴(kuò)展,微裂紋上又出現(xiàn)分支裂紋,裂紋內(nèi)部沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物,裂紋附近金相組織形態(tài)未見(jiàn)明顯變化｡圖2d､圖2e及圖2f為管子內(nèi)壁腐蝕凹坑下的拋光圖和金相組織圖｡從圖中可以看出,腐蝕凹坑下存在嚴(yán)重脫碳層,且在縱向存在大量微裂紋｡

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