某电站锅炉前屏再热器流体冷却间隔管开裂原因分析

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1、某电站锅炉前屏再热器流体冷却间隔管开裂原因分析（大唐东北电力试验研究所有限公司吉林省长春市130012）摘要：某300MW电站锅炉前屏再热器流体冷却间隔管运行43000小时产生裂纹导致爆管。通过扫描电镜、金相、力学性能分析等试验对爆管原因进行了分析。结果表明管材金相组织石墨化现象明显，说明管材长期处于过热运行状态，导致金属原子活动能力的增加，钢中渗碳体不断分解，致使材料球化速度加快，机械性能不断下降。结合锅炉的运行参数及该部位管子材质特性确定前屏再热器流体冷却间隔管选材级别较低，讼期高温运行导致管材性能降低，最终爆管。关键词：前屏再

2、热器过热石墨化爆管Abstract：Thecoolingspacetubeinfrontpanelreheaterofa300MWpowerplantblowsoffafterworkingfor43000hours.AnalysingitscausebySEM,metallographicphaseandphysicalpropertytest,theresultshowsthatthetubehasbeenseriouslygraphitized，whichrevealsit’sbeenexposedinoverhe

3、atingcircumstanceforalongtimeandfinallyresultedintheincreaseofatomsmovements,cementitedecomposed,thespeedofspheroidizationincreases,physicalpropertyfallsdown.Combinedwiththeworkingparameteroftheboilerandthefeatureoftube，itisbelievedthelowrankofthematerialandoverheating

4、wasthereasonfortheblowoff.KeyWords：frontpanelreheater,overheating,graphitizing，blowoff某电厂1号锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽炉，采用平衡通风、直流式燃烧器、四角切圆燃烧方式，燃用褐煤。运行过程中前屏再热器流体冷却间隔管背弧处产生裂纹导致泄露。流体冷却间隔管结构的作用是为了保持过热器和再热器部件的横向节距并防止晃动［1］。泄露部位管子材质为20G,规格为Φ38×5.5mm,已累计运行43000h。20G是GB5310

5、-2008中的钢号，该钢含碳量低，有较佳塑性和韧性，冷热成型和焊接性能良好［2］。主要用来制造高压锅炉过热器管、再热器管等［3］。20G管子母材及焊接接头断裂事故是目前电厂锅炉运行中常见的事故之一，研究其断裂原因具有重要意义。1理化检验1.1宏观检查经测量爆口长为107mm,爆口最大开口宽度为17.2mm,最大厚度为4.8mm,爆口开裂较小，边缘减薄不多，呈现不锋利的钝边，爆口附近有多条较长的平行于爆UI的轴向裂纹，爆口段管径胀粗不明显，爆口外观见图1。冋时取屏式过热器流体冷却间隔管进行对比分析，如图2所示。1.3金相试验检查采用P

6、TI2000型金相显微镜对前屏再流体冷却间隔管弯管处爆U部位和屏过流体冷却间隔管弯管处进行金相检验，同吋在远离弯管处向火侧直管段各取一点进行金相组织对比试验。20G属亚共析钢，其热轧或正火后的组织一般为铁素体和珠光体［6】。金相试验结果显示爆U附近金相组织为铁素体+碳化物，根据DL/T674-1999《火电厂用20号钢珠光体球化评级标准》及DL/T786-2001《碳钢石墨化检验及评级标准》，前屏再流体冷却间隔管弯管爆U处金相组织球化级别以达到4-5级,石墨化2级。屏过流体冷却间隔管弯管处金相组织球化达3-4级，石墨化2级。远离弯管

7、的向火侧直管段处二者金相组织均为球化3〜4级，石墨化1〜2级。金相取样位置见图2。图3屏再a点（远离弯头直管段）X200球化级别：3〜4级/石墨化级别：1〜2级图5屏再c点（外弧/爆口处）X200球化级别：5级/石墨化级别：2级图6屏过d点（外弧）X200球化级别：4级/石墨化级别：1级1.4扫描电镜微观检查为了更清楚的分析爆U部位材料组织，对其进行扫描电镜观察。爆U区域组织形貌见图7。图中显示所选区域有黑色球状物质◊选取图7中Spotl、Spot2进行能谱分析，结果如图8所示。说明黑色球状物质为石墨，在所选取的300×

8、400μm2面积内共右7个直径约为20〜30μm的石墨。石墨化是碳钢在长期高温作用下，碳钢中珠光体内渗碳体自行分解为铁和游离的碳，碳的聚集形成石墨［7］。可用下式表示Fe3C3Fe+C（石墨）石墨最初以细微点状出现，逐渐聚