锅炉过热器蛇形管蠕变爆破分析.pdfVIP

第十次全国焊接会议论文集 锅炉过热器蛇形管蠕变爆破分析 新疆石河子热电厂孔伟 新疆石河子市焊接学会孔繁荣 摘要我厂5‘锅炉运行“00小时．一组过热器蛇形管由于异物堵塞，使该管在较短时期于较太幅 度的超温下导致爆破。文章针对存在的问题，参用蠕变曲线理论，分析了蠕变爆破发展的特殊过程，以 及这种特殊过程对管束集中部位的危害程度。 关键词超温蠕变爆管 0 前言 我厂5锅炉于97年12月底安装投入运行生产的，至98年8月中旬发生过热器爆管。 经停炉检查．发现过热器蛇形管高温段有几根管爆破。该蛇形管的材质是12crlMoV低合 此时该炉累计运行 金耐热钢，管内介质额定压力为3．80MPa，最高使用温度为450℃， 1400小时。 l 爆管详况 过热器高温段左起第28、29、30、31四组蛇形管有大小不同程度的爆破口7处，破 口面积在42x10Ⅱn2～80×20∞2不等。其中第29组蛇形管迎火面起第二根栏腰断裂上下 分离；第三根破口最大80×20mm2；而第一根在一个侧面有两个爆破口，两边缘相距20m， 且破口成钝边，减薄不明显，管径明显胀粗，还有与破口缘平行的微裂纹，整个29组蛇 形管内外壁严重氧化，氧化皮厚约1～1．5∞。 其余三组既28、30、31组蛇形管破口大小不一，在管子外壁都有气体喷射冲刷磨光 减薄的痕迹，管成扁平状，面积约60×20mn2～150×25Ⅱ莳不等。所有的管爆破口位置与 减薄位置基本同处一水平线上下。 2爆破口类型 由第29组蛇形管内外壁的氧化程度，破口的特征．管径的胀粗以及有微裂的伴随情 况分析来看，显然属于长期超温，管子金属遭到过热破坏蟠变爆破。 与29组蛇形管不同的28、30、31组蛇形管，虽也爆破但管内外壁无明显氧化层，管 径无胀粗现象．破口边锋利，边缘无裂纹。因此，判断是由第29组蛇形管蠕变爆破后， 泄漏的过热蒸汽机械地喷射冲刷逐渐减薄，当减薄到承受不了内部蒸汽压力时而爆破。破 第十次垒国焊接会议论文集 口由于爆破延伸边缘锋利，开口较大成喇叭状。先破口的营子泄漏的蒸汽又以一定的角度， 同样破坏对面的管子，这样交错冲击，导致了上述破坏状况。 所以28、30、31蛇形管的爆破是29组蠕变爆破后破坏而致。可见在管束集中的部位， 一旦发生爆破，不能及时发现处理，危害是极大的。 3爆管的原因 5咿过热器高温段蛇形管，设计使用12crlMoV低合金耐热钢。此类钢之所以耐热是 指其高温持久强度．抗蠕变性能远远超出20优质碳钢、12crMo、15crMo等钢。其额定使 用温度可达450℃。为此，开始分析时。怀疑此组过热器错用了钢材，但经光谱验证．否 定了怀疑。 鉴于29组蛇形管的爆管特征，以及整组管的氧化问题，认为此组管在整个1400小时 运行中．均处于过热状态(即超出它额定的使用温度)。是什么原因单独使这一组蛇形管温 度升高呃?认为该组蛇形管内蒸汽流动不畅通。即在锅炉运行时蒸汽不能顺利通过蛇形 管，而使其在炉火的高温辐射下，所吸收的热量太大的超出12crlMov材质的额定使用温 度。 长时问不问断的超温致使蛇形管材料蠕变速度发展极快，同时内外壁表面氧化加剧、 减薄．在较短时期内爆管。最后，在割管废弃29组蛇形管的检查中证实了分析的正确性。 因在过热器联箱蛇形管蒸汽入口处，有一个1．5磅的铁把榔头．榔头的半圆头正好镶入 蛇形管的进口内，使过热蒸汽流量受阻，酿成了上述的爆管的事故发生。 4 长期过热蠕变爆管的发展过程 前面提及到第29组蛇形管的损坏是属长期过热蠕变爆破，是长期在超温下运行破坏 的结果。那么．蠕变是怎样的过程，怎样发展的。下面就结合蠕变的有关理论．分析了解 一下29组蛇形管的蠕变发展规律。 金属长期在高温下负荷，既使所承受的应力低于金属在该温度下的屈服强度-由于长 期的作用，也会发生缓慢、连续地塑性变形(慢的几乎觉察不到)。这种现象被称为“蠕变 现象”，所产生的变形称为“蠕变变形”(通常也叫蠕胀)。 为了对这个过程有个认识，不妨通过蠕变曲线图来直观的理解该过程．解释29组蛇 形管在较短时期蠕变爆破的问题。 典型的蠕变曲线可以分为四个部分，是描述在恒定温度，恒定拉应力下金属变形随时 间的变化规律