C锅炉低温过热器管开裂分析及对策

《C锅炉低温过热器管开裂分析及对策》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、388化工机械2014经C锅炉低温过热器管开裂分析及对策王文超刈杨菁华2(1．兰州蓝星有限公司；2．天华化工机械及自动化研究设计院有限公司化学工业设备质量监督检验中心)摘要结合某厂动力车间c锅炉低温过热器管的失效情况和检测数据，分析探讨了c锅炉低温过热器管发生破裂的特征和产生的原因，并就如何防止类似事故的发生提出了对策。关键词低温过热器换热管失效微观分析中图分类号TQ051．5文献标识码B文章编号0254-6094(2014)03_0388m4化工设备在长期超负荷(温度、压力)运行过程中，必然造成材料的损伤，使设备组成件产生腐蚀

2、、减薄及开裂等，导致泄漏、中毒、火灾甚至爆炸事故频发，从而使企业被迫停车，近年来化工设备的高温失效尤其严重⋯，直接影响了生产的正常进行。笔者针对某厂C锅炉低温过热器管的开裂情况，从宏观和微观两个方面，通过金相分析、断口扫描电镜分析和x射线能谱分析方法对爆管部位进行了分析研究，并对该类失效形式提出了几点预防建议及对策。1设备概况2010年上半年某厂动力车间C锅炉低温过热器管多次发生爆管事故，被迫紧急停车，先后3次对C锅炉低温过热器进行了停车检修。但在同年7月份，C锅炉低温过热器管再次发生多处爆裂，为了实现安全长周期的运行，厂方更换

3、了过热器的所有盘管，但在使用不到3个月的时间里，低温过热器管直管段又出现两处开裂，造成严重的经济损失。低温过热器管的技术条件如下：管内压力9．8MPa管内温度300—400℃管外温度550—750℃管内介质蒸汽管外介质烟气(含SO：、CO、CO：、NO，等)材料20G规格咖42mm×4．0mm2宏观检查与测定C锅炉低温过热器开裂直管段公称尺寸为+42mm×4．0mm，管段内外表面均附着有较厚的黑色腐蚀产物，由于长期受到管外高温烟气冲刷，管段受火表面沿轴向有大量金属脱落，宽度约50ram(弧长)，并分布有大量轴向裂纹，呈直线状平行

4、排列，开裂部位沿轴向呈梭形位于该范围中央(图1)，裂口长约50mm，最宽处约7mm，开裂部位发现明显鼓胀，鼓胀高度最大约8mm，开裂部位管壁减薄，宏观断口无金属光泽，外观呈现超温爆管特征；管段外表面烟气冲刷范围对应的内表面范围较光滑，也分布有大量轴向裂纹，深度较浅。}王文超，男，1963年4月生，工程师。甘肃省兰州市，730060。部位示意图范围第41卷第3期化工机械389开裂直管段受高温烟气冲刷范围内壁厚明显减薄，实测最小壁厚为2．8mm；开裂直管段外表面受高温烟气冲刷范围内硬度普遍较小，其值在HBl5l～170之间。经光电发

5、射光谱分析，C锅炉低温过热器开裂直管段材料成分见表1。表1管材成分光谱分析数据注：实测值为四点测试平均值。由表1可知，开裂管段材料成分符合标称材料(20G)元素含量标准值(GB5310．2008《高压锅炉用无缝钢管》)。3微观分析在低温过热器管开裂部位进行取样，对其中的14样品和24样品进行扫描电子显微镜观察(图2)与x射线能谱分析。a．1。样品外表面b．14样品内表面c．1。样品断121边沿微裂纹区d．1”样品断口开裂区e．14样品断151过渡区390化工机械2014正f．14样品断口撕裂区g．2。样品径lq效商图2扫描电子显

6、微镜观察样品形貌14样品外表面附着有较厚的黑色氧化层(图2a)，分布有大量长宽不等的轴向裂纹，基本呈直线状平行排列，开裂方向垂直于管壁，裂纹周围分布有大量脱落的金属碎片和球化物，能谱分析S含量较高；1。样品内表面有一层致密的腐蚀产物膜(图2b)，没有发现脱落的金属碎片，直线状主裂纹沿轴向平行排列，裂纹较窄，并伴有树枝状的支裂纹，裂口两侧面附着有较厚团絮状腐蚀产物；l4样品主裂纹断口边沿发现有起源于外壁的窄浅的微裂纹(图2c)，通过能谱分析该裂纹内夹有脱落的金属碎片；14样品断口黑色区域为开裂区，断口形貌呈沿晶开裂特征(图2d)，

7、表面附着有氧化物，并且可以明显观察到大量球化石墨脱离基体后形成的空洞，断口处存在二次裂纹；l’样品断口灰黑色区域为过渡区，断Vl形貌呈沿晶+穿晶开裂特征(图2e)，可观察到明显台阶状特征，偏向开裂区一侧有较多氧化物，偏向撕裂区一侧石墨化形态更加明显；1’样品断El银灰色区域为撕裂区，断口形貌呈沿晶开裂特征(图2f)，可明显观察到严重的石墨化形态，大部分石墨化球分布于基体中；24样品径向截面研磨抛光后可观察到裂纹呈直线状延伸(图29)，并伴有二次裂纹产生。对2”样品的径向截面进行磨制、抛光，并用4％硝酸酒精溶液浸蚀后，进行金相分析

8、(图3)。b．样品组织石墨化及磺化物聚集×400图324样品金相分析照片金相显微镜从2。样品径向截面低倍下观察到裂纹呈直线状扩展，并伴有二次裂纹产生；径向截面未开裂区域内大量碳化物高度弥散于晶内及晶界，并聚集长大，组织出现珠光体球化和石墨化黑色空洞。4结果与对策