燃气锅炉过热器管子爆破原因分析

冯彦香

摘 要：我公司一台SZS50-1.3/260-Q锅炉项目过热器蛇形管在运行2个月后出现进汽口管段弯头部分起弧点处开裂现象，经现场勘察并切取部分失效管管段作为分析样品，便于了解清楚管子泄漏的原因，分析情况和结果如下：

名称：钢管     牌号：12Cr1MoVG       规格：￠42*3.5

关键词：燃气;爆破;理化分析;试验

1 过热器工作环境及泄漏情况

过热器为蛇形管结构，是高温烟气与蒸汽进行换热的锅炉部件，起到吸收烟气热量产生过热蒸汽的作用。过热器器中蒸汽在蛇形管内从前向后流动，烟气在蛇形管外由后向前流动，为间壁换方式。且现场运行情况为，白天停炉，晚上开启，每天如此，产生裂纹部分在弯头处，蛇形管头位于烟道内，受烟气冲刷，如下图所示。

从上图可以看出露点全部在饱和蒸汽进口处（低温区），且裂纹大部分呈环向分布。

现场切取样品，样品总长约为147mm，左侧不规则开口为管件断裂部位，右侧为热切割痕迹。

为避免二次热加工影响，试样采用线切割方式进行分割处理，左侧原断口部分予以保留，中间直管段分割为>40mm的圆环试样。

2 理化分析、硬度检测和压扁试验

分别进行金相检测、维氏硬度检测和压扁试验，管件右侧端头部分作为化学成分分析试样，进行光谱检测。

2.1 理化分析

化学成分分析结果如表1所示，钢管化学成分符合GB/T5310-2017标准要求。

2.2 金相、硬度和压扁试验分析

图2所示，红色边框内存在肉眼可见裂纹，裂纹由内壁向外壁扩展，纵向呈闪电状延伸。

检测结果如下：

2.3 小结

经观察，压扁试验完成后，试样试样内、外壁受拉面未发现裂纹及其他缺陷，压扁试验合格。钢管材料为12Cr1MoVG  GB/T5310管材，材料在使用过程中直到爆管，其化学成分、金相组织均无明显变化，使用过程中无过热、过烧的现象，轻微的脱碳是由于管子泄漏后没有及时发现停炉而产生的轻微过热情况，由其宏观图像以及运行的状况可知，管子产生裂纹和爆破的原因初步可断定为疲劳应力引起，管子弯头处是应力集中区域，在交变载荷的条件下，应力集中易于引起疲劳裂纹，裂纹在载荷循环下不断扩展，如过热器管子内的水没有排净，形成管积，瞬间局部压力增大，终至整个截面丧失承载能力而至脆断。

3 建议

锅炉运行状况不是很好，每天启停频繁，停炉后过热器里含有大部分的水，在下次开启时如果不及时把里面的水排出，会导致管积，致使瞬间应力的增大，產生爆管，建议停炉后进行热保温，或者低负荷运行，再次启动时要缓慢提升负荷，并且过热器的疏水和排气阀一定要打开，等蒸汽参数稳定后再关闭，防止水击和疲劳应力的产生。