对流过热器爆管原因分析及治理对策

第一篇：对流过热器爆管原因分析及治理对策

对流过热器爆管原因分析及治理对策

摘 要：针对某电厂高温对流过热器爆管检查情况，进行爆管原因分析;提出了治理对策，制订了锅炉高温对流过热器检查、处理计划，强化了“防止锅炉四管爆漏管理”工作;对于锅炉四管爆漏治理工作，具有一定的借鉴意义。

关键词：高温对流过热器 爆管 原因分析 治理

概况

某电厂装机容量2台125MW机组，采用上海锅炉厂生产的 SG420/13.75-M418型锅炉，额定蒸发量420t/h，主蒸汽压力13.7MPa，主蒸汽温度 540℃，于1999 年04月投产发电。

高温对流过热器布置于折焰角的斜坡上方，共104排，每排由外、中、内三圈共计312 根蛇形管，顺烟气流动方向布置，每排蛇形管有三个下弯，由3根管子套弯而成。蛇行管束的横向节距为 90mm，纵向节距为77mm。进口段管子材质为12Cr1MoV，出口段为钢102，管子规格均为Φ38mm×6mm，泄漏处管子材质为12Cr1MoVG。

2015年02月26日，#2 机组点火启动，03月13日发现对流过热器发生泄漏，3月18日泄漏加剧，#2炉停运。

现场检查情况

2.1对流过热器北向南数第24排内管圈、中管圈吹损泄露，外管圈吹损刷薄。

2.2对流过热器北向南数第25排内管圈、中管圈、外管圈有多处爆管破口

对流过热器北向南数第25排中管圈下部有一处纵向“爆口1”，“爆口1”呈粗糙脆性断面的张口，管壁减薄不多，管子蠕胀也不甚显著。第25排外管圈上部呈现点状吹蚀“爆口2”，“爆口2”由多个小孔组成，爆口周边管壁减薄不明显，呈深坑状。

2.3对流过热器北向南数第26排中管圈、外管圈吹损泄露，内管圈吹损刷薄

2.4对流过热器北向南数第27排内管圈、中管圈、外管圈吹损刷薄

2.5对流过热器北向南数第28排外管圈吹损刷薄

2.6确定此次对流过热器泄露的第1漏点

通过检查分析，确定第1漏点位于对流过热器北数第25排，前数第2组中圈后弯下部，开口朝下，具体泄漏位置见(图1)。试验分析情况

3.1宏观检查情况

第 1 漏点位于前数第 2 组下弯、北数第 25 排中圈后弯弯管外弧处，此漏点处于弯管下部，见(图2)。爆口长约 39mm、宽约 3mm，开口较小，爆口边缘未减薄，无明显胀粗现象，爆口附近外壁有密集的纵向开裂现象，外壁有较厚氧化皮、颜色发黑，见(图 3)。北数第 25 排外圈和北数第 26 排中圈两根对流过热器管外壁氧化皮也较厚经测量，3根管内、外壁氧化皮厚度均达到 0.3mm。

3.2材质合金成分分析

对第 25 排中圈、第 25 排外圈、第 26 排中圈 3 根管进行了合金成分分析，合金成分分析结果见(表1)。3 根对流过热器管合金成分符合标准要求。

部件位置材质CrMoVMn

北数第 25 排下弯外圈12Cr1MoVG0.980.280.210.61

北数第 25 排下弯中圈(爆管管段)12Cr1MoVG0.990.290.230.59

北数第 26 排下弯中圈12Cr1MoVG0.970.310.220.62

GB 5310-200812Cr1MoVG0.90-1.200.25-0.350.15-0.300.40-0.70

表 1 对流过热器管合金成分分析结果

3.3力学性能检测情况

对 3 根对流过热器管进行了拉伸性能检测，检测结果见(表2)。

部件位置抗拉强度(MPa)

Rm下屈服强度(MPa)

Rel

北数第 25 排下弯外圈(水平直管部分)504、531、475 343、366、316

北数第 25 排下弯中圈(垂直直管部分)488、486、479 336、339、331

北数第 26 排下弯中圈(垂直直管部分)509、554、526 336、380、359

GB 5310-2008 12Cr1MoVG 470～640 ≥25表 2 对流过热器管拉伸性能结果 根对流过热器管的力学性能均在标准要求的范围内。对流过热器下弯中圈部分无法加工拉伸试样，故拉伸试样取在出口段的直管部分。北数第 25 排下弯中圈(泄漏管段)部分抗拉强度值已接近标准下限;北数第 25 排下弯外圈以及北数第 26 排下弯中圈试样抗拉强度不均，最小值偏下限。

3.4微观检查情况

在北数第 25 排下弯中圈(泄漏管段)泄漏处取一环形管样进行微观检测，发现爆口附近外壁有较为密集的纵向裂纹，裂纹附近有呈链状蠕变孔洞，基体组织已达到5级严重球化，见(图 4)。

爆管管段迎烟侧与背烟侧组织照片见(图 5)、(图6)，(图 5)组织中有蠕变孔洞，组织 5 级严重球化，(图6)组织中未见蠕变孔洞，组织球化3级，迎、背烟侧组织球化级别差距较大。

分别在北数第 25 排下弯外圈、北数第 26 排下弯中圈后弯处取一环形管样进行微观检测，其迎烟侧组织球化均已接近或达到5级，组织照片见(图7)、(图8)。

4泄漏原因分析

通过第一时间对泄漏现场进行调查取证，对泄漏部位对流过热器受热面管材试样进行材质、力学性能和微观检测，在此基础之上进行泄漏原因分析工作。

从对流过热器爆口宏观来看，爆口开口较小、边缘较钝，外壁氧化皮较厚、有大量纵向裂纹;从微观组织来看，基体中有众多纵向从外壁沿晶间发展的蠕变裂纹，属于长期过热泄漏的特征。

从3根对流过热器管的金相组织和力学性能来看，组织已达5级严重球化、力学性能偏下限。3根管组织均球化严重，可排除异物堵塞的可能性。泄漏发生第2组下弯，此处烟温相对高，容易发生爆管。

查阅 #

1、#2 炉历次爆管记录发现，2003年3月至2007年5月期间，#

1、#2 炉高温对流过热器频繁发生爆管，并且爆管均发生于机组启动后短时间内。其中：#1炉发生8次爆管，11个爆口有10个位于第一组U形弯，1个位于第二组U形弯，集中于南数22排—37排(北数28 排1个)，中圈6个，外圈5个;#2炉发生6次爆管，10个爆口有9个位于第一组，1个位于第二组，集中于南数22排—29 排和北数35排—52排，中圈U形弯3个，内圈7个(U形弯1个，直管段管卡处6个)。经分析，由于启动时减温水投放的不规范，导致对流过热器多次发生水塞爆管泄漏。在规范了减温水投放，并对两台锅炉对流过热器前数第1组下弯和附近管材进行局部升级，大幅度降低了爆管次数。

此次爆管位于前数第2组下弯处，以前因水塞导致的爆管频繁发生，水塞时管内介质通流不畅导致后面管子超温运行、第2组下弯又处于烟气温度较高区域，此处材质仍为 12Cr1MoVG，当累计到一定程度后就发生了长期过热爆管(爆口1)。

第25排中管圈下部长期超温爆口1泄漏蒸汽量较小，细小的蒸汽流对第25排外管圈上部呈现点状吹蚀，形成爆口2，爆口2由多个小孔组成，爆口呈深坑状。爆口2泄漏的蒸汽，造成第25排中管圈吹损减薄爆破，形成爆口3。

在这3个爆口泄漏蒸汽的吹蚀作用下，造成第24排内管圈、中管圈吹损泄露，外管圈吹损刷薄;第25排内管圈、中管圈、外管圈吹损多处泄露;第26排中管圈、外管圈吹损泄露，内管圈吹损刷薄;第27排内管圈、中管圈、外管圈吹损刷薄;第28排外管圈吹损刷薄。处理情况及治理计划

5.1处理情况

2015 年03月21日至2015年03月23日，安排进行#2炉对流过热器共13根泄露、吹损减薄的受热面管子更换工作;乙侧从北向南数第24、25、26、27排内圈、中圈、外圈、第28排外圈，新更换管子型号：φ38*6，材质T91，更换高度1.5米。

5.2治理计划

由于送检的3根对流过热器管子组织最差处均已达到 5级严重球化，计划利用2016年检修机会对高温对流过热器第 2组下部弯头和附近12Cr1MoVG管材进行割管检测，评估材质劣化情况，依据评估结果确定第2组下弯附近12Cr1MoVG管段升级改造方案。

结论

总结处理经历，得出如下结论：#2炉对流过热器泄漏的原因是由于管子长期超温，造成金属基体组织长期过热老化、性能下降而发生泄漏。为了避免对流过热器管子长期超温，要加强运行人员培训;在机组启动初期，应通过燃烧调整来控制主汽汽温，规范减温水投用，避免在对流过热器内形成水塞;建全锅炉四管运行台帐(或数据库)，包括锅炉运行时间、启停次数、超温幅度及时间、汽水品质不合格记录等数据，严格落实超温考核制度，防止发生受热面管子长期超温。

通过对高温对流过热器爆管原因进行认真分析，制定治理计划;总结经验教训，加强运行、检修管理，严格贯彻执行《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》、《火电机组防止锅炉受热面泄漏管理导则》等有关规程、规定;将“检查” 和“预测” 有机地结合起来，通过检查，掌握规律，从而预测四管的劣化倾向、检查重点、修理方法，经验值得借鉴。

第二篇：锅炉过热器泄漏原因分析

运行分析报告(1)

时间：2007年1月23日8:30 地点：锅炉运行会议室 主持人：韩世栋

参加人：李富民、高绪贵、各班长、司炉共三十四人 主题分析：锅炉过热器泄漏原因分析

一、原因分析:

1、焊接质量不合格，材料质量不合格或管子制造方面有缺点。

2、安装或检修时质量差。

3、冷炉上水时水温、水质、上水速度未按要求进行，引起受热面氧化腐蚀。

4、锅炉升压速度太快，冷热不均，产生过大的热应力。

5、锅炉升负荷速度太快，炉管胀缩不均，而且使水循环变坏。

6、停炉时冷却过快或放水急剧收缩，造成较大的应力。

7、汽包水位过低，水循环流动也就降低，引起水循环不良破坏正常的水循环。

二、防范措施：

1、提高检修工艺和质量。

2、冷炉上水夏季上水不少于2小时，冬季不少于3小时，上水温度与汽包壁温不大于40℃

3、严格按照升温、升压曲线进行。控制升速度1~1.5℃/min:升压速度在1.96Mpa以下时0.0098~0.02Mpa/min,在1.96Mpa以上时0.0196~0.049Mpa/min。并保证各部壁温不超过规定值。

4、避免负荷大幅度波动。

5、严格执行规程。按照正常停炉与故障停炉冷却的条件和热炉放水的条件进行。

6、保持正常水位，避免水位过低和长期低水位运行。

第三篇：供水管网爆管原因分析及对策研究论文2

供水管网爆管原因分析及防治对策研究

刘胜祥 广州市自来水公司天河供水管理所

摘 要 从研究我国历年爆管事故统计数据入手，详细分析爆管事故原因，从而在管材的选用、施工质量的提高、接口工艺的改进、排气系统的完善、水锤作用的消除、温度应力的防止、给水管道压力的调整；运用给水管网监控和数据采集系统SCADA、理信息系统GIS等进行动态系统管理，建立事故快速反应及处理机制等方面提出了防止爆管的对策。

关键词 爆管 给水管网 防治对策

一、引言

随着社会进步和发展，企业和居民对供水量需求也越来越大。鉴于其运行正常与否，会直接影响供水的安全性和企业的社会效益和经济效益。为此，保证给水管网安全、稳定运行是供水的根本任务。而爆管会引起局部断水和降低水压、甚至造成停产，带来重大损失，对安全供水构成了极大的威胁，因此，有必要对爆管原因、机理进行深入研究，以便提出防治对策。

二、爆管事故的统计分析

为弄清爆管原因，找到引起爆管的主导因素，以总结其规律性，我们对历年爆管事故进行了统计分析，总结出爆管日期、使用材质、接口形式、当时气温、水压情况、交通情况、埋设深度、使用年限、管道口径以及人为因素等方面对爆管的影响。

1、各种管材中，以铸铁管爆管频率最高，而预应力钢筋混凝土管、钢管则爆管频率

较低。在铸铁管中，以连续浇铸铸铁管爆管事故率最高，其次为直浇灰铸铁管、离心浇铸铸铁管，而球墨铸铁管发生爆管现象极少。

2、爆管多数发生在冬季低温期间，而且爆管与气温骤降、回暖密切相关，霜冻、雨

雪过后，气温回升，爆管、断管现象大量发生，可能集中在几天内涌现。各种形

式接口的爆管频率，石棉水泥接口略高于膨胀水泥接口，而青铅接口最小。

3、材质是决定爆管的主要因素，管龄影响较小。但是，同时也发现对于管龄较长的老管道，口径越小，爆管越频繁，无论管材如何均存在此现象，这主要是由于结

垢严重所引起的，口径越小，结垢对通水能力降低影响越大，造成超压爆管。相

同管材的管道，管龄越长，爆管几率越高，这与结垢、腐蚀严重有很大关系。

4、水压越高、埋深越浅，外部负载过大，爆管越频繁，例如：堆积重物、车辆碾压

等均会引起爆管。因此，敷设于快车道的管道较人行道的管道爆管次数为多。

5、地基土质对爆管影响亦较大。地基土质不良的管道爆管频率远远高于正常情况。

尤其在施工、设计不完善时更为严重。

6、因施工质量造成管道爆裂的现象也屡见不鲜。管道附件、爬坡处未砌支墩，打口

质量及接口材料配料不当，钢管焊接有问题，试压过高，冬季试水未做好保温、泄水工作造成冰冻事故时，经常发生爆管现象。

三、爆管的原因总结

给水管道在施工、运行过程中，会受到各种各样因素的影响，因而爆管原因复杂，且有很大的随机性，通过上述统计分析，对爆管原因分析如下：

1、铸管工艺与材质的影响

在给水工程上，大量使用抗拉强度为1.4Mpa普压铸钢管，但往往管内压力小于1.4Mpa 就会发生爆管事故，主要原因是：连续浇铸工艺铸铁管，管体组织疏松、夹气、夹渣、内沟、重皮，可能造成纵向裂缝。浇铸工艺过程中管体剧冷，无退火，收缩不均匀，存在温度应力。管身硬脆，不耐震，不耐冲击，抗弯、抗拉强度差。给水管道往往适应不了高压、重载、震动、冲击和不均匀沉降等环境条件影响，造成管道破裂。

3、管道接口的影响

管道接口是管道施工过程的重要环节之一。接口形式及填料选择是管道工程设计的重要内容之一。目前，管道接口填料存在着过硬、刚性过强的弊病。管道受侧向推力作用，承口受拉，插口受压，而铸铁管抗拉强度差，导致承口破裂。

另外，水泥砂浆和膨胀水泥砂浆填料都具有膨胀性，一旦膨胀强度超过承口强度时，将导致承口破裂。并且这两种填料具有抗压强度高的特点，能够传递侧向位移，这也会导致爆管。

4、温度应力的影响

刚性接口管道中，因温度变化而产生温度应力，造成管路爆裂。特别是在土层中不同土质含水率不同，冻胀系数相异，在春秋溶冻和封冻季节爆管频繁。此外，管道埋深过浅，未敷设于冰冻线以下，也会因产生温度应力而爆管。

5、管网老龄化、腐蚀、结垢的影响

长期埋设在地下的供水管道由于受到土壤腐蚀和电化学腐蚀的作用，造成管壁变薄、强度降低，从而增加发生爆管事故的可能性。此外，管道结垢，造成过水断面减小，通水能力降低，管道阻力增大，管道超负荷运行而引起爆管。而管龄过长的管道，腐蚀、结垢交互作用，管壁疲劳，更加剧了爆管的危险。

6、管道施工质量

⑴管道埋设过深或过浅都会容易形成爆管。管道埋设过深时，由于上部荷载加重管道又没有基础，致使管道发生局部沉陷而产生爆管；管道埋设过浅时，抗重压能力较差，受到管道上面土层，路面的静荷和交通车辆的动负荷作用下，容易造成断裂。比外，如果管道埋深过浅，在冬天气温较低时，由于冰冻的作用，对于使用年限较长的铸铁管更容易造成断裂。

⑵管道安装时没有严格按照规范进行管道基础和回填土的处理。

7、管网运行压力

如果在管网压力调度运行方面采取措施不当，使得管网运行压力超出最不利点压力过高，既不能达到节能的目的，而且管网爆损几率随管道压力的增加而增加；如果管网压力不能保持相对稳定，由于高、低峰水压波动会引起管网爆损事故发生，尤其是相对老化的管网发生事故频率更高。

四、爆管问题的防治对策

爆管问题的防治措施分为主动措施和被动措施两大类。主动措施是一种预防性措施，是事故发生之前采取的。被动措施是指当爆管事故发生之后，采取的及时、有效的救急措施，使事故的影响范围和事故造成的各种损失控制在最小的范围之内。

爆管防治的主动措施主要包括:

1、精心设计，周密考虑

⑴改进铸管工艺，合理选材，推广新型管材，如球墨铸铁管、PE管等。淘汰灰口铸铁管，并采用柔性接口;从源头上减少供水管网爆管的可能性。

⑵在管线工程中应因地制宜设置有效的排气阀、水锤消除器、调压井或空气室，钢管每隔一段距离设置管道伸缩节，泵房设微阻止回阀。

⑶在硬基和软基交接处安装万向伸缩器，消除不均匀沉降造成管道位移，引起管道内部产生的应力。

⑷钢管设计中药注意在适当的位置设置柔口。当从两侧向中间装管时，要严格按闭合温度以防温度应力。

⑸管道设计埋深部宜过浅，以减小气温影响，同时也能增大土壤对管壁的摩擦力。⑹系统设计方案应充分考虑避免可能生成的水锤的条件，并加强防水锤的技术措施，保证水泵供电安全。

2、改进管道接口工艺

过去由于单纯着眼于接口本身强度而忽略了管线整体，以石棉水泥口取代了青铅口，虽节约了投资，但出现了温差爆管事故。因此，应考虑向柔性接口发展，采用刚性、柔性相结合的接口方式，例如采用膨胀水泥和胶圈接口，石棉水泥口与青铅口间用，以提高耐压及抗弯强度。同时用CCTV的方法验收更可以探查管道内部接口等处安装是否符合规范。

3、提高施工技术水平，加强施工全过程的质量控制保证施工质量，严格按照设计要求和施工规范施工。

施工操作人员要考核上岗，对管道安装过程中的主要工序及隐蔽工程进行检查验收，加强施工的全程质量控制。施工中按验收标准检查，埋深要够，覆土要密实，做好管道基础和回填土的处理工作，管件制作要标准，给水管道必须在冲洗试压及消毒合格后才能投入使用。

4、建立供水管网科学管理的软硬件系统

⑴硬件系统

给水管网监控和数据采集系统SCADA(Supervisory Control and DataAcquisition)，它可对给水管网一些节点的水压和流量进行实时监测，并采用无线传送方式实时将水压和流量信号传回控制中心，以此来监测整个给水系统的工作状况，并设置管网压力限值报警，从而及时采取措施，降低管网中爆损发生的可能性。

⑵软件系统

a．给水管网地理信息系统

建立在地理信息系统(GIS)软件平台基础上的给水管网的图形与数据库系统。主要功能有：准确描述管网及其组件的空间和属性信息：高效、生动地定位管道、阀门、水表等管网组件，为实际生产运行提供可靠的依据；为施工人员提供管线及其组件的空间位置，避免人为的开挖破坏；事故时快速制定关阀策略,定位需要关闭的阀门.b．给水管网水力模型

首先，通过建立管网的水力模型，对现有管网的运行状态做出正确评价，提出今后一年或几年的管网改造计划，便于给水工程的投资管理；其次，通过对管网的分析计算，核定各水厂的布局合理性；第三，结合给水系统优化调度模型的建立：对各水厂的出水流量、出水压力进行合理调配，以满足管网的需要；第四，在供水系统发生重大事故时，利用管网水力模型对配水管网运行状态的模拟，分析事故时管网中存在的供水问题，以便采取合理的调度策略，尽可能减少事故的影响范围。因此，建立一个实际运行的管网水力模型、分析管网运行状态、预测各类操作对供水管网运行状况的影响，是十分必要的.5、调整管网压力

降低过高的管网供水压力是降低管网爆损的有效措施之一。在供水管网建立测压点，根据各测压点的压力变化调度水厂二泵房运行台时，使整个管网压力保持相对稳定，避免由于高、低峰水压波动引起管网爆管。

降低管网中的压力有多种方法，如通过设置减压阀分为不同的压力区，适当降低压力过高地区的压力；泵站的合理调度；装置泄压水池；管网中设置电子控制阀门进行调节等等。这些方法都可以在保证供水服务的前提下，适当降低配水系统局部供水水压，既可减少漏水量，又可减少因水锤造成的瞬间压力巨大波动，确保管道安全。

防治爆管的被动措施，主要是指爆管事故发生后的应急措施，它包括:

1、建立事故快速反应及处置机制。

建立全方位和高效的事故管理网络可以迅速对事故做出反应，包括调动维修队伍、改变事故区供水等等;尝试采用新材料和新的先进设备（如断管设备、小型挖土机、新型抽水设备等），淘汰效率低的旧设备。采用市场上出现的新型材料，如配件抢修器、快凝水泥、止水胶带等以提高抢修效率.2、建立事故处理的优化决策支持系统(例如施工力量的最优调度、最优路线选择等)，合理组织抢修施工，提高抢修速度，减少停水范围及时间;

3、加强管线巡查维护力度

⑴建立健全工作责任制。将全市管网分片划分，落实到巡线人员，实行定线、定时、定人、轮流巡线，明确要求巡线工作人员压熟悉自己职责范围内的管网资料。

⑵外单位在管线周围施工时，巡线工作人员要跟踪监护管线，防止人为挖断管线和影响管线日后维护。

⑶要经常对裸露的钢制供水管道进行检查，定期做好防腐维护工作。

⑷充分调动群众的积极性，—旦发现漏水要及时向供水部门报告。

五、结论

广州供水企业服务于社会的宗旨是：优质供水，诚信服务。供水管道由于各种原因引起的爆管现象，确实影响到安全供水、优质服务和供水企业的形象。爆管问题是值得供水企业研究的一个重要课题，预防和减少突发性爆管显得更为迫切。供水企业面临的紧迫任务是根据具体情况建立管网科学管理的软硬件系统，制定相应的管网爆损预防、管理和及时抢修对策，保证供水管网的安全运行。供水企业的全体员工应该齐心协力，统一认识，形成一个职责明确、协调配合、科学调度、科学管理的机制，利用先进的科技手段和先进的仪器设备，彻底根治爆管这个顽症，确保城市供水动脉的畅通，以达到提高供水企业的社会效益和经济效益的目的。

参考文献：

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【10】 杨姗姗．供水管网地理信息系统中爆管分析的设计与实现．武汉大学硕士学位论

文，2005．4

作者简介 刘胜祥 男 1985年4月24日 本科 武汉工程大学 学士 广州市自来水公司 工程监理 工程管理助理工程师 广州市天河区中山大道西250号 510000 *** yalucha521@163.com

第四篇：浅析电站锅炉过热器管失效的原因

浅析电站锅炉过热器管失效的原因

摘 要 本文通过对大型火力发电厂的过热器失效问题进行深入研究，系统地分析了过热器管道失效的原因。电站锅炉过热器管道爆管是各种因素综合作用的结果，研究过热器管道失效的原因已经成为提高火力发电厂经济效益的关键性方向之一。

关键词 爆管；过热器；电站锅炉

中图分类号 TK2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0067-02

概述

锅炉作为热交换设备的一种，本身具有泄漏、爆炸的危险，会造成重大安全事故。各国现有的制度表明，很多发达国家都有较为完善的法规体系进行管理和规范。作为锅炉检验检测重要技术支撑的锅炉压力容器安全检测部门，在过热器管道失效机理的研究上应有一个更深入的探究。加强电站锅炉过热器爆管?C理的研究，是锅检部门提升服务能力和技术把关的有效措施，对大型电站锅炉的安全规范运行有着深远的影响，具有重大的意义。过热器管道失效的原因分析

现有的研究成果表面，电站锅炉过热器管道失效的原因有很多。除管道长期过热外，受热面管也会因为高温腐蚀、高温氧化、焊接质量差和介质磨损等因素而失效。研究表明：在燃料中如果含有较多S及碱金属R（K、Na）时，壁温高于600℃的情况下，高温腐蚀的问题就会相当突出，腐蚀一般都是在有结灰或者结渣的管道壁面上发生的。

2.1 设计的缺陷

锅炉设计上的缺陷是过热器管道失效的根源，总会有一些管道在实际工作中壁温接近管子材料的允许工作温度，很容易造成管路过热。

1）热力计算结果不准确。热力计算不准确，其原因在于如何较合理的从理论计算上，能够确定炉膛的出口烟气温度。而且在确定过热器管道的传热系数方面也缺乏很多经验，致使管道的布置不够合理，从而造成了蒸汽温度较高或者受热管道超温。

2）设计时选用系数不合理。例如，某电厂采用的“W”型锅炉，就是因为采用了不恰当的传热系数，致使炉膛的实际出口烟气温度比设计温度高将近100℃。

3）炉膛设计尺寸不当。我国早期的一些大容量的电站锅炉，不仅在设计上缺乏选择炉膛尺寸的依据，而且在计算方法上也存在较多问题，因此设计的炉膛无法适应多种煤种。假如炉膛设计出的高度比较高，会使蒸汽温度降低。反之，炉膛所采用的高度较低则会引起过热器的温度偏高。

4）电站锅炉过热器系统的结构设计不恰当根据大量的研究发现，过热器的系统结构设计不合理是导致管路超温失效或者蒸汽温度与设计值不符的主要原因之一。其不合理性主要有以下3个方面。（1）在实际工作过程中，蒸汽压力变化较大造成流量差异较大，是因为受热管进出口集箱引入、引出时布置方式不合理。（2）因为并联的各受热管的管长、弯头数之间存在差值，所以各管道之间的阻力系数存在较大的差值，从而会造成较大的热偏差、流量偏差等。（3）相邻级的过热器之间未进行左右相互交叉，或者采用直接相连的方式，这样就会使不同级之间的热偏差叠加起来。在火力发电厂实际工作的过程中，上述过热器结构布置的不恰当一般是集中情况同时存在，因此又大大增加了管路之间爆管发生的可能性。

5）材质选用不合理。在对过热器受热管道进行温度计算时，应使管道在最极端工况处的工作温度不会超过所使用材料的许用温度。但是在设计、计算的过程中，由于对以上几种偏差对管道的影响不能合理的考量，从而导致了计算所采用的温度比实际工作温度低，这样就会出现管道所用材质无法满足锅炉运行的需求的状况。

2.2 制造、安装和检修因素

制造、安装、检修中引起过热器管道爆管的因素主要是指，管内出现异物致使管道堵塞，或者流体流动不顺畅的情况导致受热管部分管段过热。而检修不当也会造成管道内异物堵塞的情况。比如在换管的过程中，割管工艺的不合理则是会造成堵塞物掉入直线管段，或者管座的焊接物掉落的情况，致使部分管段少流量或无流量。从实际工作中的情况来看，由于锅炉制造厂的工艺不合理、安装不合格或者检修的质量不达标等原因造成的管道超温爆管的事故也有很多，主要问题有以下几个方面。

1）焊接质量差。如某火力发电厂在用的一台锅炉，对爆管的部分进行换管和补焊处理，管子的接口处发生位移，致使管子在焊接完成后仍存在有较大的应力，从而降低了管道的强度，长期使用后又导致泄漏。

2）联箱中间隔板的焊接问题。在安装联箱中间隔板时，没有按照要求进行焊接，致使其中的的蒸汽短路，从而导致部分管段冷却不良产生爆管。

3）异种钢管的焊接问题。在锅炉过热器受热管中，管卡和夹板一般会采用奥氏体钢，也有管道使用奥氏体管从而提高安全系数。而在珠光体钢与奥氏体钢进行焊接时发生的受热面管道撕裂的事故，则是由于二者的膨胀系数存在较大的差值。

4）普通焊口质量问题。过热器系统管内流体在运行中的温度和压力都很高，此时就要求接口要有较高的焊接质量。但锅炉在实际的运行中，由于制造、安装和检修中的焊接借口的质量不达标而引起的管道爆漏事故有很多，造成的后果也很严重。

5）异物堵塞管路。电站锅炉在长时间的工作中会产生大量的锈蚀，但因为管径较小，很难彻底处理，致使管道内的锈蚀物脱落在管道底部的水平段，造成管壁过热而爆管。

2.3 运行调整不当引起爆管

电站锅炉运行中引起超温的因素有很多，主要有：1）燃烧介质偏离设计介质，会造成着火点延迟，从而使炉膛的出口温度超过设计值；2）燃烧器的倾角调整不好，致使火焰延伸至排管与过热器处，在点火升压的过程中，过热器管道的蒸汽流量较少从而引起过热；3）化学监督不严致使蒸汽品质下降，造成过热器管内积垢从而引起超温；4）减温水系统故障从而引起蒸汽温度增高；5）高加长期使用率低造成给水温度偏低，从而使蒸汽的温度偏高。结论

研究过热器管道失效的原因是一项复杂的工程，应该从运行工况、技术改进等方面进行全面考虑。过热器管道失效的原因有很多，要想防止电站锅炉过热器管道爆漏，必须从根源做起，做好制造、运行、检修全过程的监督，严格执行管道防爆管理制度，提高设备可靠性，从而最大限度地降低过热器管道爆漏事故的发生的可能性。

参考文献

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第五篇：一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施

1、前言

2012年8月24日，达钢SLG-75/9.8-QG燃高炉煤气高温高压过热蒸汽锅炉发生了一根水冷壁爆管事件，公司即派人前往现场处理。该燃煤高温高压过热蒸汽锅炉自安装后已经运行了10个多月，经过停炉检查，发现爆管位置发生在标高6.890高炉煤气燃烧器上方高度1米处，系后墙左边一侧第3根管，在标高8米左右的位置。

2、爆管情况及金相分析 2.1爆管破口及截断管口观察

爆管部位呈窗口形破裂（见图一），水冷壁管在爆裂之前，爆口有微弱鼓包现象；爆口边缘较钝并且减薄较多，爆口周围有与爆口相平行的细小的裂纹，窗口形长边沿水冷壁管轴线方向，爆口向火面表面有热负荷较高产生过热和火焰燎烧痕迹。这种状况属于长期过热造成的破坏，水冷壁管的爆破，正是管径在减薄处超过了极限的结果。

图一

现场割断水冷壁管后，发现发生爆管的管子保留部分管口内侧有氧化皮夹层（见图二），而且特别明显。

图二

该爆管位置处于炉膛热负荷较高区域，爆破管向火侧内壁也有明显的暗红色腐蚀

物（见图三）。

图三

2.2爆破管的管径变化情况

经查看切割下的爆管部位管子，发现向火面管壁减薄较为严重。经过测量，管壁减薄处厚度不到3mm，越接近燃烧器位置管壁厚度也变得越薄，最薄处管壁厚度只有2.8mm。爆管部位切割段上口测量尺寸外径由60mm变为61mm，内径为52.7mm；下口测量尺寸外径由60变为61mm，内径为53.1mm，证明水冷壁管内侧受到腐蚀，造成壁厚减薄。管径肉眼观察无明显胀粗，管段无明显塑性变形，且管子胀粗率为1.7%，低于水冷壁管的允许胀粗率3.5%。

2.3金相试验分析

我们在爆管管子上取了3个样，编号为#

1、#

2、#3，#1样为爆口处有过烧和微裂纹的管子，#2样为爆口附近壁厚明显减薄的管子，#3样为距离爆口150mm以上、背火侧的管子。

2.3.1 #1样情况：

①钢管外壁呈现全脱碳和氧化，组织为铁素体，且铁素体长大。有晶界烧化现象（即过烧），呈现鱼骨纹。有数条裂纹，裂纹源位于钢管外壁，开口宽，裂纹头部钝化，呈倒三角，裂缝中有氧化产物，裂纹附近无原始夹杂物缺陷；

②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度7～8级。2.3.2 #2样情况：

①钢管外壁呈现部分脱碳氧化，组织为铁素体+偏聚的点状珠光体+球状珠光体； ②壁厚中间部位组织为：铁素体+偏聚点状珠光体+球状珠光体；

③内壁部位组织为：铁素体+偏聚的点状珠光体+片状珠光体，无明显脱碳； ④晶粒度8级。

2.2.3 #3样情况：沿壁厚方向整体组织为：细小铁素体+片状珠光体，内外壁无明显脱碳，晶粒度8.5级。

金相分析：#3样是钢管正常的原始组织，表明钢管原始组织合格；#2样表明在壁厚减薄部位组织发生变化，原始片状珠光体分解、扩散、偏聚，成长为球状，即珠光体球化；#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧。

爆管机理：爆破部位经受高温，组织发生变化，珠光体球化、晶粒长大，基体高温性能明显下降，当低于屈服强度时发生变形，向火侧管径胀粗、壁厚减薄，同时向火侧外壁强烈氧化脱碳造成壁厚减薄（氧化作用）、强度降低（脱碳作用），珠光体球化和氧化脱碳进一步作用，使基体到达断裂极限，于是向火侧外壁出现微裂纹，裂纹长大，最后爆破，同时在壁厚减薄过程中造成过烧。

3、爆管主要原因分析

造成水冷壁管腐蚀爆管的原因是多方面的，有蒸汽腐蚀、碱性腐蚀、酸性腐蚀等，从以上情况综合分析: ①破裂的管子位于燃烧器上方1米左右的位置； ②图一中明显有过烧和火焰燎烧的痕迹；

③金相发现#1样表明珠光体球化更加严重，晶粒长大，且伴随着外表面强烈的氧化、脱碳、甚至过烧；

④管子内壁向火侧有氧化物腐蚀，且呈现均匀腐蚀减薄状态。

因此，我们分析认为，这次爆管可能由于燃烧器安装角度不当造成了炉内火焰偏斜或由于燃烧器上方局部烧损漏气，造成该局部水冷壁热负荷的分布不均，局部热负荷变化幅度较大，使炉内某些管排的温度过高，造成金属管壁温度波动，破坏了水冷壁管内表面钝化膜的连续性，而钝化膜遭到破坏的地方，汽水具有很高的腐蚀活性，其反应式为3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2。

正常情况下，当钝化膜未被破坏时，管内铁和炉水产生的氢原子被循环的炉水带走，不会渗入钢中。而当运行的工作条件出现异常时，如热负荷过高，情况就会发生变化，如果产生的氢原子不能很快被炉水带走，就会在较高的温度作用下向向火侧管壁晶间扩散，氢原子通过晶格和晶界向钢内扩散，并与钢中的渗碳体、游离碳发生反应，继而造成氢腐蚀，生成氧化物，同时也会引起碱性腐蚀和氧腐蚀等共同作用，当腐蚀物产生后又会影响管壁传热，加剧管壁温度上升等反复作用，而管子迎火面内侧管壁存在较为均匀的减薄是由于内壁经受汽水腐蚀和热汽水的冲刷，由于氢腐蚀作用

下，靠近边沿的晶粒之间有着比较明显的晶间裂纹，当裂纹达到一定程度后，在高压汽水的冲刷下，晶粒可能脱离基体，长此以往造成管子内壁减薄。炉管在长期热腐蚀减薄和过烧下，导致水冷壁炉管中最脆弱的炉管首先发生爆裂。

4、防范措施

为确保锅炉安全稳定运行，建议采取如下整改防范措施：

4.1检查各燃烧器位置的正确性，特别是后部的燃烧器位置，避免燃烧器位置太靠近水冷壁，火力太大而烧损水冷壁管。

4.2可能的话，采用超声波测厚仪对水冷壁管，特别是对后水冷壁管直段部分进行检查，更换腐蚀严重的管子。施工前，需告知锅监所人员到现场进行监检。4.3加强锅炉给水处理和除氧、除盐及给水含氧量、含铁量等的在线检测手段，及时发现和处理问题，保证给水符合标准要求。

4.4严格执行国家关于锅炉特种设备管理适用的法律、法规及标准规范，强化对锅炉工艺、设备、安全上的管理，定期对锅炉实施检验与检查。

4.5要求业主加强管理和操作。对出现事故状态后，应该立即进行检查分析；对出现以上事故现象后，应立即进行停炉降温操作，而不是为了完成生产目标而继续维持生产导致事故恶化。