某厂#2炉屏过爆管分析

详细内容

1. 概述某厂#2炉为上海锅炉厂制造的直流式煤粉喷燃器四角布置的自然循环汽包炉，型号为SG220/100-I，于1973年12月投产，过热器出口温度为540℃，出口压力9.81MPa，其屏过材质为12Cr1MoV，规格为φ38×5mm。2004年10月20日发生爆管，爆口位于屏过甲侧第7屏前半屏最外圈。 从爆口两端截下长约740mm的带弯头直管。爆口位于向火面，呈较尖锐的菱形，纵向长70mm，环向宽30mm，边缘减薄较严重，最小壁厚约1mm。爆口处管径胀粗为φ48mm，爆口下端有长约170mm的管样略胀粗为φ41mm。所送整个管段向火面内外壁均有树皮状氧化皮，爆口下端的胀粗段外壁尤其严重；背火面内外壁附着均匀氧化皮，有块状剥落。2. 金相分析分别在管样远离爆口的尾端、爆口尾部及爆口中央各取横截面A、B、C进行金相分析。 A样：非金属夹杂物未超标，有零星氧化物夹杂，评为粗2.5级，向火面外壁氧化皮较厚，δmax=0.9mm。用4%硝酸酒精溶液浸蚀，金相组织为铁素体+珠光体。向火面晶粒度G=8级，球化3级；背火面晶粒度G=8级，球化2级。 B样：非金属夹杂物未超标，有零星氧化物夹杂，评为粗2级。内壁距爆口尾部1/4圆周处氧化皮δmax=0.3mm。用4%硝酸酒精溶液浸蚀，金相组织为铁素体+珠光体。向火面爆口尾部晶粒拉长变形，晶粒度G=7～8级，球化3级；背火面晶粒度G=7～8级，球化2～3级。 C样：非金属夹杂物未超标。爆口侧内壁氧化皮δmax=0.3mm。爆口处有2级蠕变孔洞。氧化皮上密集的纵裂处，管材也受到高温氧化腐蚀而形成小坑。用苦味酸盐酸酒精溶液浸蚀,金相组织为铁素体+珠光体。爆口处晶粒度G=7级,球化3级；距爆口1/4圆周处晶粒度G=7级,球化2～3级；爆口背部晶粒度G=7～8级,球化2级。3. 结果分析由宏观检查结果和金相分析可知，管径明显胀粗，爆口呈喇叭形，边缘减薄率达80%，为韧性断裂特征；且爆口金相组织中晶粒拉长变形，具有短时超温爆管特征。 爆口附近内壁氧化皮上有密集的纵向裂纹，裂开的地方都有高温氧化腐蚀所形成的小坑；位于爆口下端的一截管材有稍许胀粗，其向火面氧化皮厚达0.9mm；金相组织为铁素体+珠光体，组织球化达3级，均为长时过热特征。爆口有蠕变孔洞也说明其经历了长时小幅度超温。 综合宏观和微观分析结果，此爆口既具有长期过热的特征，又具有短期过热的特征，因此该爆管为长时超温与短时超温共同作用的结果。爆管长期在小幅度的超设计温度下运行，生成较厚的氧化皮，管材组织发生球化并出现蠕变孔洞，强度及塑性丧失较多，后在短期的大幅度超温下，在管壁温度最高的一侧胀粗，管壁急速减薄，因而承受不了介质的压力，最终爆管。因超温温度尚低于Ac1（12Cr1MoV的Ac1=774℃）而未发生相变，只有爆口处晶粒的拉长变形。4. 结论与建议4.1 经金相检查,管材夹杂物含量未超标,爆口处无原始缺陷,说明管子原始质量尚好；4.2 此次爆管为长期过热+短期过热共同造成；4.3 短时过热可能是此管有部分堵管,建议采取相应措施，避免再次超温运行。