热电厂一台YG-240/9.8-M1型单汽包､自然循环的循环流化床锅炉水冷壁爆管原因分析

某热电厂一台YG-240/9.8-M1型单汽包､自然循环的循环流化床锅炉,采用由膜式壁､高温旋风分离器､返料器､流化床组成的循环燃烧系统,炉膛为膜式水冷壁结构,过热器分Ⅲ级布置,中间设Ⅱ级喷水减温器,尾部设三级省煤器和一､二次风预热器｡其炉膛是由φ60×5钢管和20.5×6mm扁钢焊制而成的膜式壁管组成,管子材质为20G｡本次水冷壁爆管发生在由后向前数第26根管右侧水冷壁管,部位在炉膛下部卫燃带以上80cm的高热负荷区域｡该炉至爆管时累计运行约26000h｡

为确保该锅炉长周期安全运行,笔者对其爆管的原因进行了分析｡本文主要通过宏观检查､化学成分分析､机械性能测试､金相分析及能谱分析等方法对爆管的样管进行分析,确定本次爆管原因,并提出了相关措施｡管子化学成分在FOUNDRY-MASTERCompact型台式光谱仪上进行;室温拉伸试验在MTS880型电液伺服试验机上进行;在OLYMPUSGX71型光学显微镜下进行金相分析;垢样能谱分析在装有EDAX能谱仪附件的FeiQuanta400HV型扫描电子显微镜下进行｡

1试验分析

1.1宏观形貌检查

水冷壁爆口部位的宏观形貌见图1｡从图1(a)中可以看出爆口外表面无腐蚀磨损痕迹;爆口呈纵向开裂,纵向长256mm,边缘粗糙且无明显减薄,管径未见明显胀粗,为脆性断裂爆口;爆口周围内表面粗糙不平,局部无规则分布有多个大面积腐蚀凹坑,腐蚀凹坑深浅不一,凹坑处管壁最薄约2mm,部分腐蚀凹坑上覆盖有大量致密黑色鳞片状垢层(见图1(b)和图1(c))｡

1.2化学成分分析

对爆口周围管子做化学成分分析,结果见表1｡由表1可知,管子的化学成分符合GB5310—2008《高压锅炉用无缝钢管》对20G钢管的要求,材质无异常｡

1.3力学性能测试

取远离爆口且无腐蚀凹坑的背火侧管子进行力学性能测试,结果见表2｡由表2可知,管子的力学性能符合GB5310—2008对20G钢管要求

(410MPa~550MPa),表明无腐蚀部分管子抗拉强度正常｡

1.4微观组织分析

爆口及其附近金相组织见图2｡爆管背火侧的金相组织正常,为铁素体+珠光体组织,未见微裂纹,具体见图2a｡从图2b和图2c中可以看出,爆口处可见由内壁向外壁扩展的微裂纹,微裂纹沿晶界扩展,微裂纹上又出现分支裂纹,裂纹内部没有腐蚀产物,裂纹附近金相组织形态未见明显变化｡图2d､图2e及图2f为管子内壁腐蚀凹坑下的抛光图和金相组织图｡从图中可以看出,腐蚀凹坑下存在严重脱碳层,且在纵向存在大量微裂纹｡