超临界锅炉试运行期间屏式过热器爆管原因分析

第34卷第7期华电技术Vo1．34No．72012年7月HuadianTechnologyJu1．2012超临界锅炉试运行期间屏式过热器爆管原因分析王甲安，何桂宽，乔立捷，郭延军，宋忠孝(1．华电电力科学研究院，浙江杭州310030；2．西安交通大学，陕西西安71004)摘要：某电厂超临界w火焰锅炉屏式过热器在试运行期问多次发生爆管事故，对原始管样、爆管管样及氧化皮状异物进行宏观检查、化学成分分析、拉伸性能试验、金相分析、扫描电镜及能谱分析等，结合停炉后内窥镜检查结果，查明爆管的主要原因是大量的原生态或次生态氧化皮状异物脱落堵塞屏式过热器入口集箱节流孔或管子，导致管子介质流量减小，使蒸汽对管子的冷却作用降低，局部处于超温状态，高温蠕变强度降低。关键词：超I临界锅炉；过热器管；试运行；氧化皮状物；爆管中图分类号：TK223．3．2文献标志码：B文章编号：1674—1951(2012)07—0034—040引言某电厂新建工程装设2台DG1950／25．4一Ⅱ8型600MW超临界w形火焰燃烧锅炉，过热器出口蒸汽压力为25．8MPa，蒸汽温度为572qc。其中，屏式过热器前、后布置2组，每组包括22排管屏，每屏由17根U形管圈组成，有12CrlMoVG，T91和TP347HFG3种材料。图1爆口宏观形貌图2机组在点火启动时发现前屏式过热器从左往右数第12屏从前往后数第l7根管子发生爆管，2化学成分及金相组织分析爆管材料为T91，规格为45mmX7．5mm；爆口位对1和2管样进行了化学成分分析(见表1)，于材质T91与材质TP347HFG(规格为45mm×11分析结果表明，材料主要成分符合ASMESA一213标mm)异种钢焊口上方约50mm处。停炉后，取该管准规定的T91成分要求，材料与设计材质相符。(编号为1)及原始管子(编号为2)做相关材料检取爆管管样爆口处、远离爆口约400ITlln处以及原验分析。始管样试样做金相组织分析，如图2、图3及图4所示。1宏观检查分析结果表明，原始管样的金相组织为回火马氏体，爆口处金相组织为贝氏体+铁素体，偏离了ASMESA一过热器爆口呈喇叭形，爆口边缘较为锋利，爆口213T91标准规定的材料的典型金相组织。位置明显涨粗并沿纵向撕裂，爆口长度约45mm，最宽处约30mm，管壁厚度沿圆周方向至爆口边缘均3力学性能分析匀减薄，呈现明显塑性变形，符合短时过热爆管特征¨j。爆口宏观形貌如图1所示。对1管样爆口处以及2原始管样进行了硬度表11和2管样化学成分分析结果％检验，如图5所示。结果表明，原始管样的硬度符收稿日期：2012—03—06合ASMESA一213／SA一213M的要求，爆口处的硬 第7期王甲安，等：超临界锅炉试运行期间屏式过热器爆管原因分析·37·图9样品B侧EDS分析图说明该氧化皮是由非奥氏体不锈钢产生的。对于运州：浙江大学，2002．行时间较短的锅炉管，其内壁难以形成厚度为0．47[2]贾建民，陈吉刚，唐丽英，等．12X18H12T钢管蒸汽侧氧化mm的氧化皮。可以推断，该氧化皮并非在运行时皮及其剥落物的微观结构与形貌特征[J]．中国电机工程由蒸汽侧氧化形成的。既有可能是钢管出厂时自带学报，2008，28(17)：43—48．的原生态氧化皮(钢管未进行“内镗外车”等机加[3]AstemanH，SegerdahlK，SvenssonJE，eta1．TheInfluenceofWaterVaporontheCorrosionofChromia—formingSteel工)，也有可能是设备制造企业在弯管及热处理过程Materials[C]／／HighTemperatureCorosionandProtection中形成的次生氧化皮，此后进行的喷砂(丸)清理、ofMaterials5．Switzerland：MaterialsScienceForum。2001：化学清洗及蒸汽吹管等都没有清理干净。227—286．7结论[4]GB／T10561-2005，钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法[s]．氧化皮与受热面金属管壁材料的热膨胀系数不[5]DL／T438-2009，火力发电厂金属技术监督规程[S]．同，当管壁金属温度发生变化时，由于金属内存在一[6]DIMT884-2004，火电厂金相检验与评定技术导则[S]．定的热应力，有可能引起氧化皮剥落。在试运行期[7]DL／T991-2006，电力设备金属光谱分析技术导则[S]．间，屏式过热器就多次发生爆管事故，主要原因可能[8]ASMESA一213／SA一213M-2008，StandardSpecification是低温过热器至屏式过热器之间的连接管大管弯头forSeamlessFerriticandAusteniticAlloy—SteelBoiler，Su—上存在大量的原生态或次生态氧化皮，脱落后堵塞perheater，andHeat—exchangeTubes[S]．屏式过热器入口集箱节流孔或管子，造成管子介质(编辑：刘芳)流量减小及管子壁温上升，使管子在高温下的环向应力超过其材料本身强度而发生爆管。作者简介：王甲安(1984一)，男，山东临沂人，工学硕士，从事电站参考文献：材料使用性能和高温氧化腐蚀方面的研究工作(E—mail：[1]郑晓红．锅炉“四管”的失效机制研究与寿命预测[D]．杭jiaan—wang@chder．con)。0●0●0●0●<>●0●<>●o●◇●0●<>●0●o●0●<>●<>●◇●<>●0●0●0●<>●(>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●◇●<>●<>●<>●<>●<>●0●<>●<>●<>●<>●<>●0●<>●<>●(上接第7页)[6]张小冬，刘琳．AP1000反应堆控制系统特点分析[J]．核[2]林诚格．非能动安全先进核电厂AP1000[M]．北京：原动力工程，2011，32(4)：62—65．子能出版社，2008．(编辑：刘芳)[3]西屋电气公司．西屋公司的AP1000先进非能动型核电厂[J]．现代电力，2006，23(5)：55—65．[4]王秀清．世界核电复兴的里程碑[M]．北京：科学出版作者简介：社，2008．张军承(1968一)，男，河南济源人，工程师，从事AP[5]臧希年，申世飞．核电厂系统及设备[M]．北京：清华大学出版社，2003．1000核电站的研究工作(E—mail：zjedyhyx@yahoo．eom．cn)。