循环流化床锅炉吊挂管短期爆管原因分析

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1、第39卷第l期化工机械9l循环流化床锅炉吊挂管短期爆管原因分析杨宣进“刘晓宇1’2(I．池州特种设备监督检验中心；2．北京化工大学机电工程学院)摘要针对一起循环流化床锅炉煮炉过程中吊挂管短期爆管事故，通过外观检查并运用xRD和sEM等检测手段．分析水垢成分和形成过程以及锅炉管材化学成分及组织变化，找出爆管原因并提出注意事项及预防措施。关键词循环流化床吊挂管爆管过热中图分类号TQ054+4．7文献标识码B文章编号0254西094(2012)Ol帕1m5锅炉是工业生产、民用生活领域的重要设备，由于其长期工作在高温、高压及腐蚀等恶劣工况下，易于发生各种失效事故。笔者针对某厂一台NJG．3

2、5．3．82．M2锅炉的短期爆管事故，分析其失效原因及过程。1锅炉概况发生事故的锅炉2006年5月组装完毕，6月1日开始烘炉，6月22日到24日进行煮炉、冲管，7月21日发现尾部烟道内6根西38mm×4．5mm吊挂管发生泄漏。爆裂管为15CrMo合金钢管，工作压力4．2MPa，高温过热器烟气的入口烟温903℃，烟气流速7．7m／s。该设备烘炉期间升温控制正常，化学清洗根据DL-T5047-95《电力建设施工及验收技术规范》采取氢氧化钠和磷酸三钠碱煮，加药量各为洲}脚龇。：k．ilI，lll9l—089i(J=5197’""‘¨一h‘’，ol—f)75一16rJ9jⅥ4印⋯¨h饥．．

3、I．．1．ql螋8l—061呛G。0¨r一■’l()⋯lO20304050607080衍射角2口“。Ja．内壁：j3蜊爱盏o4kg／m’，高水位煮炉运行时间为72h，压力1．96～2．45MPa，排汽量为lO％一55％额定蒸发量，后排污至水质合格。对过热管实施外观检查，发现破口泄漏处氧化皮脱落严重，切割破裂处发现管内4根完全堵塞，2根局部堵塞，管直径无胀粗。2管材成分、组织及水垢成分分析取3根结垢程度不同的爆裂管，按照管内水垢厚度由薄到厚对其从l到3进行编号，并通过X射线衍射和扫描电镜对管内、外壁及水垢进行观察分析¨“1。2．1管壁xRD图谱分别取3根样品管的内、外管壁表面金属，经

4、打磨、腐蚀后制成试样，通过xRD分析确定其物相(图l一3)。·杨宣进，男，1969年11月生，高级工程师。安徽省池州市。247000。姗咖姗。一；0)，赵裂蔷蓐化工机械2012年图1表明1号管内壁物质为Fe．cr合金、crFe。和Ni-cr-Fe合金。内壁氧化严重，成分为=15o孝：Ioo越鐾5o2毫-Fe—cr●CrF^·M—Cr—Fe{00—034一】396)Fe—Cr—15CrMoBtee】03—065一z6“>CrFe·一Chmm阳mlmn∞一035一1375>NI—CI—hjchmm{umlronNiokel4050607080衍射角2口吖。){三糕襄拓拦铁的3种氧化物(

5、Fe：O，，Fe，O。，FeO(0H))，外壁为Fe-cr合金和Fe，O。两种物质。_Fe—cr·CrFe．·NI—CLFol、^00—034巾396>Fe—cr-ljcrMoBte剞03一065—4664>crre-一ch嗍沁mlm”旰035～375>N‘-cLFe—chrom扣m“!N；eu加50607080衍射角2口H。)8内壁圈22号管内、外壁xRD图谱“·外壁图2表明2号管内、外壁和水垢界面处物质为Fe-cr合金、crFe．，并含有少量Ni-cr-Fe合金。!三制暖接耀。F8一c7I“。?410397—6j。?“”11020304050607080衍射角20^。J衍射角2

6、口^。)a内壁b．外壁图33号管内、外壁xRD图谱图3表明3号管内、外壁均为Fe-cr合金，因此1—3号管材的主体成分均为Fe-cr合金。2．2管壁扫描电镜和能谱分析取l～3号管内、外壁表面样品，对3试样抛光腐蚀后，利用扫描电镜观察样品晶粒形貌和组织，并对试样局部做能谱分析材料成分(图4—6)。n内壁图4l号管sEM图片l·外世姗姗舢珊舢㈣瑚。一；}拦啊莓睾第39卷第1期化工机械从图4可以看出，l号管金相组织为片状铁素体加少量珠光体⋯“，内、外壁晶粒大小比较均匀，从化学成分来看(表1)，材料中氧含量高．管子氧化严重，且局部区域发生碳化物聚集。表11号管化学成分％

7、j一_'内‘vl，

8、“{：，‘一图52号管壁sEM囤‘～从图5可以看出，2号管组织为片状铁紊体2，从化学成分来看，管外壁中氧含量大，碳含量和珠光体，但与1号管相比，内外壁晶粒粗大，且大；内外壁出现合金元素Mo含量为零的区域，合大小不一，形状不规则。2号管壁化学成分见表金元素贫化⋯。表22号管壁化学成分％a内壁图63号管壁sEM图外壁94化工机械2012年从图6可以看到3号管内外壁晶粒极不规2．3水垢分析则，珠光体组织明显的球化。分析化学成分(表取l一3号管内部水垢，通过能谱分析水垢中3)