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1、锅炉水冷壁管超温过热爆漏原因分析吉林省电力科学研究院有限公司 刘铁军1 概述省内某发电厂一台HG-670.140-YM14型燃煤锅炉，大修后仅14天，就发生水冷壁泄漏停炉。该炉至本次爆管已累计运行118600小时、累计启停136次。停炉检查发现，炉后墙乙至甲侧水冷壁第29根管共有2处爆口。一处位于标高20m处，爆口张开呈喇叭状，另一处位于折焰角弯头背弧侧，裂纹呈穿透状纵向分布。2 水冷壁爆管宏观检验该炉水冷壁管材质20G、规格606.5mm。割取2处爆口分别进行宏观检查发现，标高20m处水冷壁管爆口位于向火侧，宏观形貌如图1所示。该管段曾于2006年化学割管取样更换为新管，至本次爆管已累计运行
2、约1万小时。爆口长105mm、宽34mm；管外壁无高温氧化皮，内壁无腐蚀产物。距爆口两端70-100mm位置测量管径明显无胀粗。爆口具有短时超温过热宏观特征。折焰角处水冷壁管爆口宏观形貌如图2所示。该管段为原始安装管段，至本次爆管已累计运行118600小时。爆口长29mm、宽4mm；管外壁表面有0.1mm厚的氧化皮，内壁无腐蚀产物。爆口具有长时超温过热宏观特征。 图1 标高20m处水冷壁管爆口宏观形貌 图2 折焰角处水冷壁管爆口宏观形貌3 水冷壁爆管金相分析割取炉后墙乙至甲第29根水冷壁同一根管的2处爆口做金相分析。标高20m处水冷壁管向火侧爆口边缘金相组织中珠光体球化2.5级，距离爆口边缘1
3、0mm处金相组织中珠光体球化2级，均属于轻度球化金相组织（见图3、图4所示）。图3 标高20m处爆口边缘金相组织 图4 标高20m爆口边缘10mm处金相组织P球化级别：2.5级 P球化级别：2级水冷壁折焰角弯管背弧爆口处金相组织珠光体球化4.5级。其中珠光体区域已经完全消失，大量颗粒状碳化物沿晶界和晶内析出，同时晶粒随爆口塑性变形方向被拉长发生形变，金相组织已经达到完全球化程度（见图5）。图5 水冷壁折焰角弯头爆口金相组织P球化级别：4.5级4 其他项目检查停炉后，割开排污总阀门前连通管，敲击振动后排放出大量淤泥状堵塞物，数分钟后才冲刷清洗干净。割开水冷壁下联箱与位于联箱边排的第29根爆漏水冷
4、壁上升S弯管，发现弯管处堆积部分焊渣，为本次更换折焰角弯头焊接遗留物。标高20m处爆管附近管排，管壁两侧鳍片为检修时手工焊接。鳍片位置靠后于管子横截面四分之一处，而非正中二分之一处。5 水冷壁爆管原因分析该炉水冷壁同一管段在不同标高位置发生了性质截然不同的爆漏，与爆口所处位置、水冷壁管运行时间和汽水循环异常等综合因素有关。折焰角处弯管为原始管段，已累计运行近11万小时。爆口边缘粗钝，张开不明显，无明显减薄；主裂纹沿弯头背弧侧纵向分布，附近平行分布着众多的宏观微裂纹。爆口处金相组织已完全球化（4.5级）。以上检验结果表明，该管段具有长时超温过热爆管的典型特征，四管漏泄报警信号首先来自折焰角处。标
5、高20m处直管为检修更换管段，仅运行约1万小时。爆口呈喇叭状张开较大，边缘减薄较多，管内壁无腐蚀产物。爆口边缘金相组织仅发生轻度球化（2-2.5级），并且未见马氏体淬硬组织，表明爆管前管壁温度没有超过碳钢AC1相变点（理论温度723）。以上检验结果表明，该管段具有短时超温过热爆管的典型特征，四管漏泄报警信号后来自该处。根据以上检验分析结果推论，位于标高20m处爆管附近管排鳍片手工焊制，由于鳍片严重偏离中间位置，导致管壁受辐射投影面积增大而使吸热量增加。由于水冷壁管内淤泥和焊渣等异物的存在，致使该段管路循环不畅，从而导致管壁温度长时超温过热，最终发生爆管。由于管排污物堵塞，联箱可能存有高浓度淤积
6、漂移物。折焰角处水冷壁管发生泄漏后，使该管段相对其它上升管流量增加，联箱对其补水量相应增加，导致污物大量流入该段管内，造成水循环严重受限，位于燃烧器附近（爆管位置）的管壁温度明显升高，管内含汽率逐渐增加，管内介质冷却能力逐渐下降，当管壁温度升至某一临界点时即发生短期超温过热爆管。6 结论水冷壁管内存有污物和异物是阻碍汽水循环、导致管壁温度长时超温过热爆管的主要原因。炉后墙乙至甲侧水冷壁第29根管折焰角弯管爆漏为长时超温过热爆管；炉后墙乙至甲水冷壁第29根管标高20m处爆漏为短时超温过热爆管。7 监督防范措施加强定期排污监督管理。启炉初期，建议通过温度法检查排污管和阀门是否畅通。在正常运行期间，依据规程要求及水质情况定期排污，建立并完善监督检查制度。加强检修焊接作业监督管理。管道焊接尤其是管口向上的管段对接，应防止焊渣和异物落入管内影响汽水循环而导致管壁长期超温过热爆管。1
