某电厂T91过热器管爆管原因分析

李红，曹芳娣

(1.南京顺风—派尼尔空气和气体净化设备有限公司，江苏南京211178；2.南京五洲制冷集团有限公司，江苏南京211000)

0 引言

某电厂3号炉为660MW机组国产超临界燃煤锅炉，系超临界参数、强制循环、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、半露天布置、全钢构架的∏型直流炉。2009年9月初投产，2010年12月发现末级过热器泄漏并停炉，累计运行时间约10 000h。爆管部位末级过热器管材质为SA213-T91，规格为D38.1×7.5mm。

1 宏观分析和取样

爆口位于3号炉末级过热器右数第32排前数第13根，爆口中心距下弯头约300mm。对爆管进行宏观观察，爆口处管径有明显胀粗，爆口较大，呈喇叭状，胀粗部位直径约55mm，爆口部位管壁减薄成薄刃状，管内外壁均可见树皮纹，如图1所示。从爆口的宏观分析来看，末级过热器爆管具有超温过热爆漏的特征。

图1 爆管外观

过热爆口有材质因素和环境因素，包括材质不良、烟侧超温、汽侧阻塞等。为了对材料进行组织对比和性能检测，在末级过热器右数第32排前数第13根爆口位置、紧邻爆口位置及下弯头对侧分别取3个金相试样，同时在图2中所示焊缝两侧约10mm处各取1个金相试样。在爆口附近取常温拉伸试样。另外，在末过右数第32排前数第12根距下弯头约300mm处取1个金相试样和常温拉伸试样。爆口位置和取样位置如图2所示。

图2 爆管漏点及取样位置

2 化学成分分析

对爆管进行质量分数分析，分析结果见表1，其质量分数符合ASME标准中SA213-T91钢的成分要求。说明没有用错材质，也不存在成分不合格的现象。

表1 质量分数分析结果

图5 紧邻爆口位置(金相2)金相组织

3 金相检验

对上述爆管从爆口中间处取样(图2中“金相1”)进行金相分析，金相组织为回火马氏体，碳化物析出聚集，金相组织严重老化，氧化皮最厚为170 μm，爆口尖端组织被拉长，爆口对侧组织如图3，爆口尖端组织如图4和图5。

图3 爆口(金相1)对侧金相组织

图4 爆口(金相1)尖端金相组织

对紧邻爆口位置(图2中的“金相2”)及下弯头对侧(图2中的“金相3”)进行金相检验，金相组织为回火马氏体，碳化物析出聚集，金相组织严重老化，同爆口处金相组织相似。组织照片分别如图5和图6所示。

图6 爆管弯头对侧(金相3)金相组织

对爆口所在管(末过右数第32排前数第13根)弯头上焊口上侧约10mm处(图2中“金相4”)及焊口上约100mm处(图2中“金相6”)进行金相检验，焊口上侧组织为回火马氏体，晶粒粗大，轻度老化，金相照片如图7。图8所示。对焊口下侧约10mm处(图2中“金相5”)组织为回火马氏体，严重老化，同爆口处金相组织相同。金相照片如图9所示。

图7 爆管焊缝上侧(金相4)金相组织

图8 爆管焊缝上侧(金相6)金相组织

图9 爆管焊缝下侧(金相5)金相组织

在末过右数第32排前数第12根距下弯头约300mm处取样进行金相检验，结果显示其金相组织为回火马氏体，晶粒粗大，轻度老化，内壁氧化皮厚度约90 μm，金相组织如图10所示。

由金相分析可知，爆口所处弯头全部金相组织不正常，这种组织是处于正火严重不足或是回火严重超温的组织，冷却时速度又较慢造成的。这样的组织持久性能低，在运行过程中极容易造成早期泄漏。对比发生爆口的下弯头组织，焊口以上组织为正常的金相组织。由此可见，该爆管是弯头热处理不良造成的。

图10 末过右数第32排前数第12根金相组织

4 常温拉伸试验

对发生泄漏的末过右数第32排前数第13根焊缝下侧直管段及其相邻直管段分别取样进行了常温拉伸实验，实验结果显示发生泄漏的末过右数第32排前数第13根抗拉强度值低于ASME标准对T91的要求，末过右数第32排前数第12根检验结果符合ASME标准对T91的要求。

表2 力学性能试验结果

5 结语

根据宏观分析可见管材存在过热现象，化学分析知管材成分合格，金相组织发现弯头存在异常的金相组织，与弯头相连接的直管段组织正常，弯头力学性能不符合标准要求。说明发生爆管的弯头存在初始热处理不合格的现象，是由于焊后热处理过程中，正火温度不足，或是回火温度超标造成的。建议对同批弯头进行检查和更换，加强新换管的监督检验。

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