李曉東

（大唐長(zhǎng)山熱電廠，吉林 松原 131109）

超溫運(yùn)行或管內(nèi)介質(zhì)循環(huán)不暢使管壁超溫是引起鍋爐爆管的常見原因。爆管會(huì)導(dǎo)致鍋爐停止運(yùn)行，影響機(jī)組的發(fā)電量，降低機(jī)組的利用時(shí)間，增加檢修工作量及費(fèi)用，機(jī)組啟停耗油而影響經(jīng)濟(jì)效益。

某電廠1號(hào)660MW超臨界機(jī)組于2013年10月14日正式投入運(yùn)行。鍋爐型號(hào)為HG－2090／25.4－HM9，一次中間再熱、變壓運(yùn)行，帶內(nèi)置式循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)，固態(tài)排渣、單爐膛平衡通風(fēng)、Π型布置、尾部雙煙道、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、全封閉布置鍋爐。鍋爐以最大連續(xù)負(fù)荷工況為設(shè)計(jì)參數(shù)，最大連續(xù)蒸發(fā)量2090t／h，最高蒸汽壓力25.4MPa，過(guò)熱器蒸汽出口溫度為571℃，再熱器蒸汽出口溫度為569℃，給水溫度284.1℃。2013年11月1日01：15，在機(jī)組進(jìn)行大負(fù)荷試運(yùn)行時(shí)屏式過(guò)熱器發(fā)生爆管。

1 宏觀檢查

停爐檢查發(fā)現(xiàn)爆管位置為爐右至左第1排，爐后至前數(shù)第28根，距離下彎頭1.1 m。材質(zhì)為T91，規(guī)格Φ38mm×7.5mm。爆口形狀為喇叭口狀，爆口附近有明顯脹粗，爆管宏觀形貌見圖1，是典型的短時(shí)過(guò)熱爆口形貌。

圖1 爆管宏觀形貌

對(duì)爐內(nèi)高溫段受熱面管進(jìn)行全面檢查，包括外觀檢查、脹粗測(cè)量、管子內(nèi)部異物射線檢查，并有針對(duì)性地對(duì)過(guò)熱器下彎頭割管檢查，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)存有堆積物，共計(jì)9處。本次檢查管排的U型彎處有少量的粉末狀異物積聚，聯(lián)箱內(nèi)有不規(guī)則的塊狀堆積物，最大的直徑在1cm左右。在爐內(nèi)部受熱面檢查基礎(chǔ)上對(duì)集箱內(nèi)部進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，發(fā)現(xiàn)2處存在堆積物。對(duì)堆積物進(jìn)行化學(xué)成分分析，并對(duì)屏式過(guò)熱器爆口進(jìn)行金相及光譜分析。

2 試驗(yàn)分析

2.1 金相分析

對(duì)屏式過(guò)熱器爆口附近割管進(jìn)行金相分析，試樣拋光后用王水浸蝕，在金相顯微鏡下放大200倍觀察。金相分析檢測(cè)結(jié)果：屏式過(guò)熱器爆口附近的金相組織為回火馬氏體，老化級(jí)別為3級(jí)，金屬材料已發(fā)生中等程度老化，金相組織檢測(cè)結(jié)果見圖2。

在爆管的鄰管位置即爐后至爐前數(shù)第27根屏式過(guò)熱器管取樣，與爆管相同試驗(yàn)方法進(jìn)行金相分析，金相組織為回火馬氏體，老化級(jí)別為1～2級(jí)，金屬材料只有輕微老化，金相組織見圖3。

圖2 屏式過(guò)熱器爆口金相組織（200倍）

圖3 屏式過(guò)熱器爆管相鄰管金相組織（200倍）

2.2 光譜分析

用直讀式光譜儀分析爆管樣的合金元素含量，通過(guò)多次測(cè)量求平均值，爆管的合金元素含量符合GB 5310—2008《高壓鍋爐無(wú)縫鋼管》要求，光譜分析結(jié)果見表1。

表1 光譜分析結(jié)果 %

2.3 堆積物成分分析

檢測(cè)過(guò)熱器彎頭內(nèi)異物，主要成分為氧化鐵和酸不溶物。化學(xué)分析堆積物中90%以上為Fe2O3，檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 彎頭內(nèi)粉末狀異物分析報(bào)告 %

光譜分析結(jié)果符合GB 5310—2008中T91化學(xué)成分要求。爆口附近金相組織在機(jī)組試運(yùn)行時(shí)即出現(xiàn)中等程度老化，是由于管壁超溫運(yùn)行造成的。短時(shí)間過(guò)熱爆管主要有2種原因：運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)造成管壁超溫；由于管內(nèi)介質(zhì)流通不暢或堵塞造成管壁在短時(shí)間內(nèi)超溫爆破。對(duì)爆管附近和其他部位進(jìn)行全面檢查沒有脹粗現(xiàn)象，管壁超溫不是運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)造成的，管內(nèi)介質(zhì)流通不暢甚至堵塞才是導(dǎo)致本次爆管的原因。

通常在高溫氧化情況下形成的氧化皮以Fe3O4為主，一般呈片狀，而本次爆管下彎管處堆積物91.72%為Fe2O3，呈粉末狀，所以排除了高溫氧化導(dǎo)致本次事故的可能。受熱面內(nèi)部所發(fā)現(xiàn)堆積物為基建施工期間在給水管路、省煤器、水冷壁內(nèi)部存留氧化物造成。這些殘留物質(zhì)大部分存留在給水管路、省煤器管、水冷壁管內(nèi)部，再加上此臺(tái)發(fā)電鍋爐為直流鍋爐，沒有排污系統(tǒng)，所以在機(jī)組運(yùn)行中這些殘留物隨介質(zhì)流動(dòng)上升進(jìn)入屏式過(guò)熱器管內(nèi)，逐漸堆積在過(guò)熱器管屏彎頭部位，最后造成管路堵塞，受熱面管壁得不到內(nèi)部介質(zhì)冷卻而超溫爆破。

3 防止爆管的措施

為防止基建施工期間遺留在管內(nèi)的異物在運(yùn)行中堵塞管路，使介質(zhì)流通不暢受熱面管壁超溫而爆管，點(diǎn)火前應(yīng)對(duì)鍋爐進(jìn)行帶壓放水，多次沖洗，將沉積物沖洗除去；金屬監(jiān)督專責(zé)人對(duì)四管超溫累計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便確定四管超溫區(qū)域，便于檢修期間有目的性進(jìn)行有效監(jiān)督檢查；啟停爐時(shí)，監(jiān)督檢查運(yùn)行人員嚴(yán)格控制升降溫速率；機(jī)組停機(jī)在時(shí)間允許的情況下，均要安排對(duì)所有高溫再熱器、屏式過(guò)熱器、高溫過(guò)熱彎頭進(jìn)行氧化皮檢測(cè)；停機(jī)檢修過(guò)程中，加強(qiáng)機(jī)組“逢停必查”的原則，通過(guò)射線檢測(cè)或利用氧化皮檢測(cè)儀，對(duì)高溫過(guò)熱器、高溫再熱器出口彎頭及有可能堆積氧化皮部位100%進(jìn)行氧化皮檢測(cè)；保證爐膛吹灰器正常好用，確保運(yùn)行人員對(duì)爐膛吹灰，定期清潔爐膛，增強(qiáng)爐膛吸熱，降低過(guò)熱器壁溫；機(jī)組停爐時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)采用悶爐處理（約72 h），不得強(qiáng)制冷卻，以防止氧化皮脫落。