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1、600MW 末级过热器 SA-213T91 钢爆管原因分析一、概况某电厂#3炉为SG-2150/25.5-M973型燃煤蒸汽超临界锅炉，额定蒸发量2150t/h, 2008 年12月投产，过热器出口工作压力为25.5MPa,温度571 C,再热器出口工作压力为4.43MPa, 温度569Co 2013年02月18日#3炉在开炉运行50多个小时后发生爆管。停炉检查时发现 末级过热器高温段南数第 8 排外数第 2 圈发生爆管,周围部分管段被吹损。末级过热器共 82 排,每排 13 圈，逆流布置，高温段材质为 SA-213T91+SA-213TP347H 或 SA-213TP304H, 低温段为SA
2、-213T23o大包内出口处设置温度测点共22点，分别为2、6、10、14、18、22、 26、 30、 34、 38、 41、 42、 45、 49、 53、 57、 61、 65、 69、 73、 77、 81 排的#5 管,锅炉设 置报警温度为610C。对末级过热器出口温度测点数据查阅，爆管前南数第6、10排#5管的 出口管壁温度最高594 C。末级过热器材质为SA-213T91,规格041.5x7 （mm）。二、检测项目及结果1. 宏观检验1.1始爆口位于末级过热器从南数第8排外数第2根管，爆口位置在下弯头上约1650mm处， 位于SA-213TP347H短管焊缝下部约20mm；爆口开
3、口较小，呈喇叭状,沿管子轴向长30mm, 宽5mm,边缘减薄明显，呈刀刃状；爆口下部管段发生胀粗，胀粗量为2.4%。从爆口宏观 形貌上来看，为短时过热爆口（图1）o1.2爆口上方的焊缝内部有突起焊瘤，但对蒸汽流通影响很小。1.3 南数第 8、 9 排各有三根管被泄露蒸汽吹损。第 9 排外数第 3 圈在割管更换时，发现其弯头积存了少量长条状和圆片状氧化皮（图 2）o图 1 爆口宏观形貌图 2 下弯头氧化皮宏观形貌2. 显微组织分析对爆口处进行横向金相取样，采用三氯化铁盐酸水溶液进行浸蚀。爆口边缘的金相组织 为铁素体+碳化物+灰色区域组织（图 3），灰色区域组织为珠光体或贝氏体的不完全相变组 织，
4、此组织的出现说明在爆管前该处温度已经达到 SA-213T91 钢 Ac1 线温度以上，为从 Ac1Ac3 之间温度冷却下来的相变产物，由于爆漏过程的时间较短，合金元素未能扩散， 因此出现不完全相变组织。爆口边缘部位的金相组织为铁素体+碳化物+灰色区域组织。由 于发生大量塑性变形，晶粒也发生变形，沿爆口方向晶粒被拉长。爆口背面金相组织为回火马氏体+铁素体+碳化物（图4）,组织老化评级为23级。距 下弯头约 350mm 处水平管段金相组织为回火马氏体，组织老化评级为 12 级。爆口上部 SA-213TP347H 短管的金相组织为奥氏体，存在孪晶和滑移线，组织正常。图3爆口边缘处金相组织500X图4
5、爆口背侧金相组织500X3. 显微硬度检验分别对爆口、爆口边缘部位和爆口背面进行显微维氏硬度检验，载荷200g，加载时间 10s，分别测量三次并取平均值。爆口部位HV200平均值202.0,爆口边缘部位HV200平均值171.6,爆口背面部位HV200 平均值为 223.9。下弯头水平管段HV200平均值为222.3。4. 合金元素成分检测分别对爆口管段和爆口上部短管进行合金元素成分检测。爆口管段标称材质为SA-213T91，爆口上部短管标称材质为SA-213TP347H。经合金分析仪检测， 爆口 管段和爆口 上部短管的主要合金元素成分符合标准 GB5310-2008和ASME标准SA-213
6、/SA-213M要求，与标称材质相符。三、分析及结论本次爆管始爆口为末级过热器南数第8排外数第2根管。现场对爆漏管进行宏观检查， 爆口开口较小，呈喇叭状，沿管子轴向长30mm,宽5mm,边缘减薄明显，呈刀刃状。从 爆口宏观形貌上来看，为短时过热爆口。爆口及爆口边缘部位金相组织为铁素体 +碳化物+灰色区域组织，此组织为从SA-213T91 钢 Ac1Ac3 之间温度冷却下来的相变产物；爆口背面金相组织为回火马氏体+碳化物，老化 评级为23级；爆口管排下弯头水平管段金相组织为回火马氏体，老化评级为12级；爆 口上部短管金相组织为奥氏体，组织正常。对比爆口、爆口边缘处、爆口背面及下弯头水平 管段的显
7、微硬度可以发现，爆口及爆口边缘处硬度值低于爆口背面和下弯头水平管段，特别 是爆口边缘处硬度值下降最多，可以证明爆管时组织发生相变。根据金相检测和显微硬度检 验的结果均表明爆口附近管段具有较明显的短时过热爆管特征。经对爆口管段和爆口上部短管的合金元素检测，与标称材质相符合。根据现场和实验室的检测结果，爆管的原因可能是管内有异物堵塞，造成蒸汽流量减少， 导致发生短时过热爆管。四、建议及处理措施1. 在停炉检修的时候，对爆漏管系（包括末级过热器入口集箱和管座等部位）内部进行通球 或内窥镜检查，看是否有异物存在。2. 对末级过热器入口段弯头部位进行射线检查，看是否存在脱落氧化皮堆积。3. 对锅炉的运行要加强监控，严格控制受热面壁温，严禁锅炉超温运行，降低温度测点的报 警温度至590C。4. 在锅炉启动时，制定蒸汽吹扫受热面氧化皮的措施，以及在锅炉启、停和升、降负荷过程 中，避免受热面壁温波动过大，防止氧化皮生成及剥落的措施。
