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      汽輪機、鍋爐主要零部件金屬事故分析

      發布日期:20.01.13

      一、鍋爐受熱面管子事故分析

      鍋爐受熱面管子是在高溫、應力和腐蝕介質作用下長期工作的,當管子鋼材承受不了其工作狀態的負荷時,就會發生不同形式的損壞而造成事故?;鹆Πl電廠鍋爐受熱面管子常見事故主要有以下幾種類型:長時超溫爆管、短時超溫爆管,材質不良管和腐蝕熱疲勞損壞。

      (一)長時超溫爆管

      超溫是指金屬材料在超過額定溫度下運行。額定溫度指鋼材在設計壽命下運行的允許最高溫度,也可指工作時的額定溫度,只要超出上述溫度的一種即為超溫運行。

      長時超溫的管子鋼由于院子擴散加劇,導致鋼材組織發生變化,使蠕變速度加快,持久強度降低,因此管子達不到設計壽命就提前爆破損壞。爆管大多發生在高溫過熱器管出口段的向火側及管子彎頭處,水冷壁管、凝渣管和省煤器等也時有發生。

      在長時間超溫爆管過程中,蒸汽和煙氣等復試介質起了加速的作用。當管壁溫度超過其氧化臨界溫度時,蒸汽和煙汽會使管壁產生一層較厚的氧化鐵;在管子脹粗時,這層氧化鐵將沿垂直于應力的方向裂開;于是重新裸露的金屬在拉應力和蒸汽或煙氣的作用下產生應力腐蝕,加速裂紋擴展,最終導致爆裂。故破口具有脆性斷裂特征,且往往有腐蝕產物存在于裂紋內。

      (二)短時超溫爆管

      鍋爐受熱面管子在運行中冷卻條件惡化、干燒,使關閉溫度短期內突然升高,溫度達到臨界點以上,鋼的抗拉強度急劇下降,管子應力超過屈服極限,產生剪切斷裂而爆管,這種爆管稱為短時超溫爆管。

      短時超溫爆管大多發生在冷壁管燃燒帶附近及噴燃器附近的向火側和凝渣管上,省煤器和某些高壓鍋爐的屏式過熱器也偶有發生。

      由于短時超溫的壁管溫度高于臨界點(Ac1),有時甚至高于Ac3,爆管時的汽水噴射猶如不同程度的淬火,因此,此時破口處的組織一般為低馬氏體或貝氏體;過熱器管破口也可能為珠光體和鐵素體組織。顯然,破口周圍管材的硬度會明顯增加。超溫爆管除結構設計不當外,主要是超負荷運行、操作不當或管內臟物堵塞等原因造成的。超負荷運行會使對流過熱器出口溫度普遍升高,加劇了超溫現象,以致管子蠕變加速;起動不正常而使燃燒發生劇烈變化、升壓速度快或爐膛發生滅火放炮等都會引起管子超溫;管內臟物或鹽垢堵塞,會造成汽水循環不良,引起管子局部過熱而很快導致爆管。

      (三)材質不良引起的爆管

      材質不良的爆管是指錯用鋼材或使用了有缺陷的鋼材造成管子提早損壞。

      由于用錯材料,實際上是一種超溫運行。按照拉爾森—米列爾方程估算,超溫運行將會使鋼管壽命大衛縮短,有的甚至運行數千小時即發生爆管。

      如材料本身存在裂紋、嚴重脫碳或夾雜等缺陷,或再安裝、檢修時使用了有折疊、結疤、裂口的鋼管,則管子強度將被嚴重削弱,在高溫運行過程中缺陷部位易產生應力集中,致使裂紋擴展、缺陷擴大而導致爆管。

      (四)腐蝕性疲勞裂紋損壞

      鍋爐受熱面管子的汽水分層、省煤器管汽塞、過熱器帶水、減溫減壓閥門間隙性開啟等,都會引起溫度的波動,造成交變熱應力,產生熱疲勞裂紋。并且,在腐蝕性介質作用下,這些管子上的疲勞裂紋特別容易產生在諸如表面粗糙、劃痕、腐蝕坑等腐蝕速度較大的有缺口區域,所以稱之為腐性熱疲勞裂紋。腐蝕性熱疲勞裂紋一般呈叢狀單行分布,并垂直于應力方向。在管內壁為橫向環裝裂紋,裂紋較短,斷口為帶疲勞特征的脆性斷口,鍋爐受熱面管子在運行過程中,管壁直接與高溫煙汽、水和蒸汽接觸,也會產生其它腐蝕現象,引起管子過早的破裂損壞。象空氣預熱器等如在露天下工作,由于煙汽中有SO2,還會產生低溫腐蝕損壞。

      *本文章來源于北極星新聞網

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