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1、分析鍋爐水冷壁爆管原因本文來(lái)自北方電力論壇鍋爐論壇hMp://bbs.cneclub.corn/th「ead-62353?1-l.html1概述XX熱電廠1號(hào)鍋爐DG260/9.8-1型自投產(chǎn)以后，不到一年的時(shí)間，水冷壁屮同一根爐管的同一部位發(fā)生兩起爆破事故。為此對(duì)水冷壁第二次爆管進(jìn)行失效分析，以給解決爆管問(wèn)題提供技術(shù)依據(jù)。2爆管部位的檢驗(yàn)2.1水冷壁爆管情況第二次爆破的特征比較復(fù)雜，在整個(gè)悸段冇一處57X34mm呈不規(guī)則矩形的嚴(yán)重爆破口，有兩處類似裂紋的穿透型破口。另外，從穿透型破口中噴出的壓力為3.8
2、2MPa的汽水混合物將附近一根水冷壁管刺穿，見(jiàn)2.2硬度測(cè)試爆管的硬度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1,斷面中部測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)各金相取樣點(diǎn)。由于爆管局部硬度偏低，用布氏（HB）無(wú)法測(cè)定時(shí)，改用里氏（HLD）檢測(cè)。2.3厚度測(cè)試爆管及泄漏管厚度測(cè)試由上看出各管段向火面厚度小于和應(yīng)的背火面。2?4材質(zhì)分析材質(zhì)分析各管段材質(zhì)符合20號(hào)鋼的標(biāo)準(zhǔn)。3破口特征3.1爆破口的形貌爆破口張口不是很大，呈現(xiàn)不規(guī)則矩形，長(zhǎng)邊沿水冷壁管軸線方向破口邊緣比較銳利,減薄較多，由厚度測(cè)試知道最薄處僅為0.18mm左右。破口斷裂面較為光滑，呈撕裂狀，破口處表
3、面附近有明顯的脫層現(xiàn)象，仔細(xì)觀察有平行于破口的軸向細(xì)微的金屬紋路。從爆破口的形貌分析，該爆破口具有短期過(guò)熱爆管的破口特征，但乂夾朵了長(zhǎng)期過(guò)熱爆管的一些征狀。因此僅憑形貌特征還不能斷定爆管的類別。3.2裂紋型破口形貌破口并不太大，是沿水冷壁軸向的裂紋，破口表血有一層比較厚的氧化皮，較脆，局部有脫落現(xiàn)象。綜合分析上述特征，破口具有蠕變斷裂的脆性斷口的形貌特征，但需進(jìn)一步分析驗(yàn)證。3?3沖刷泄漏管的形貌破口呈現(xiàn)凹型，外表面在壓力為3.82MPa左的高壓汽水混合物的沖擊下，呈現(xiàn)為光滑的曲面，由于沖擊力的作用，在受
4、力最集中的地方，磨損也最大，同時(shí)乂受管內(nèi)汽水混合物壓力及爐膛熱應(yīng)力作用，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后被剌穿泄漏。4爆破管的管徑變化情況水冷壁管因過(guò)熱爆破Z前，管徑總是脹粗的，水冷壁管的爆破正是管徑脹粗超過(guò)了極限的結(jié)果。由于水冷捲管有向火面與背火面之分，向火面管壁溫度高，因而蠕變速度較人，該處金屬?gòu)?qiáng)度也由于溫度過(guò)髙而降低，背火面管壁溫度較低，因而，蠕變速度也較小，而該處的金屬?gòu)?qiáng)度也由于溫度低而較高。這一現(xiàn)象在水冷壁錚因短期超溫過(guò)熱爆管和長(zhǎng)期過(guò)熱爆管均如此，在水冷壁管管徑脹粗的同時(shí)管壁也逐步變薄。隨著管徑脹粗及管壁減薄的程
5、度不同，應(yīng)力分布也同時(shí)發(fā)生了變化，并最終常常在向火面處發(fā)生爆破。測(cè)量可知爆破管段的相對(duì)脹粗值在20?8%左右，裂紋型破口和對(duì)脹粗值在8%—18%,比較而言，爆破口管段脹粗比裂紋型破口管段嚴(yán)重。3破口的組織和性能變化分析用PME-3金相顯微鏡對(duì)各破口紐織和性能變化分析如下：5.1爆破口處的組織爆破口邊緣沿壁厚方向的金相組織為詼素體+珠光體+碳化物顆粒+粒狀貝氏體，鐵素體沿變形方向被拉長(zhǎng)，碳化物明顯增加，從破口組織看出，該管子爆破超溫溫度未超過(guò)20號(hào)鋼的Ac1（約735）但接近Ac1點(diǎn)，因此在爆破時(shí)未形成奧氏
6、體組織,而鐵素體產(chǎn)生變形，當(dāng)管子爆破后，水冷壁管內(nèi)溫度約300左右的汽水混合物從管內(nèi)高速?zèng)_岀，迅速冷卻破口，使爆破邊緣組織內(nèi)部碳原子重新分布，在奧氏體貧碳區(qū)開(kāi)始形成大體平行的鐵索體板條，碳兒乎都富集到奧氏體中，鐵索體板條進(jìn)一步長(zhǎng)大，并側(cè)向靠攏,最終將高碳奧氏體包偉I起來(lái)成孤立小島。板條鐵素體非常細(xì)小，難以辨認(rèn)，只見(jiàn)到組合成的塊狀鐵素體，從而得到粒狀貝氏體。綜上所述，結(jié)合形貌特征，該處爆管應(yīng)屬于短期過(guò)熱爆管。5?2爆破口下端向火面組織爆破口下端向火面的組織為鐵素體+珠光體+碳化物顆粒+粒狀貝氏體，但鐵素體品
7、粒未發(fā)生變形，碳化物不明顯。從組織看，少爆破邊緣相似，這是因?yàn)樗浔诠鼙坪螅瓶诟浇c破口邊緣有近似于熱處理過(guò)程的緣故。5.3爆破口背火面組織爆破口處背火而的纟fl織為鐵素體+珠光體+碳化物顆粒，珠光體球化4級(jí)，與爆破口向火而組織相比較，組織中沒(méi)有粒狀貝氏體，這一區(qū)別比較明顯，主要因?yàn)楸郴鹈嬗捎谀な奖诘淖韪簦杀瓶趪姵龅钠旌衔锊荒艿竭_(dá)背火面的緣故。5.4裂紋型爆破口（1）的組織裂紋型破口（1）處的組織內(nèi)部已發(fā)主嚴(yán)重的裂紋。其組織均為鐵索體+晶界碳化物鋼中滲碳體，已分布在鐵素體的品界上，珠光體全部球
8、化，組織發(fā)生畸變，硬度值山管外壁沿徑向方向依次降低，迎火面235HLD斷面中部為124HB，而20號(hào)鋼的硬度為156HB。結(jié)合形貌分析，該管段屬于長(zhǎng)期過(guò)熱爆管。5.5裂紋型爆破口（2）的組織裂紋型破口（2）的組織為鐵素體+晶界碳化物，珠光體金部球化，組織發(fā)生畸變。由于破口（2）與破U（1）間隔距離較近，故其組織和性能類似，該處破口也屬于長(zhǎng)期過(guò)熱爆管。5.6泄漏管邊緣組織泄漏管邊緣金相組織為鐵素體、珠光體、碳化物，珠光體球化4級(jí)
