一起锅炉水冷壁爆管原因分析及防范措施.docx

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 口，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用过热蒸汽锅炉自 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喑红色腐蚀物（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3nini,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・8nini。

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，管段尢明显塑性变形，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，组织为铁素休，且铁素体长大有晶界烧化现象 （即过烧），呈现也骨纹有数条裂纹，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：铁素休+偏聚的点状珠光体+球状珠光休；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，组织为铁素休+偏聚的点状珠光体+球状珠光休;② 壁厚11 •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：细小铁索体+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，当低于屈服强度吋发生变形，向火侧管径胀粗、壁厚减薄，同吋向 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，同吋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+4H20=Fe3044-4H2o正常情况下，当钝化膜未被破坏吋，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吋，如热负荷过高，情况就会发生 变化，如果产牛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、游离碳发牛反 应，继而造成氢腐蚀，牛成氧化物，同时也会引起碱性腐蚀和氧腐蚀等共同作用，半 腐蚀物产生后又会影响管壁传热，加剧管壁温度丄升等反复作用，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，为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、含铁量等的检测手段， 及吋发现和处理问题，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Fl标而继续维 持生产导致事故恶化。